電化學處理污水原理（電化學處理污水的優(yōu)勢）
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添加時間：2022-10-15 瀏覽次數(shù):2351
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1.電化學氧化法概述
電化學氧化法的基本原理，是在電解槽內(nèi)設置有機物溶液或者懸浮液，接通直流電后，可以在陽極上奪取電子，將有機物氧化或者向?qū)⒌蛢r金屬氧化成高價金屬離子，然后再將有機物氧化(見圖1)。依照電解方式的不同，借以將電化學氧化法分為直接電解氧化和間接電解法，其在富營養(yǎng)化水體處理中有著較為廣泛的應用，相比較傳統(tǒng)工藝，電化學氧化法不需要直接投加化學物質(zhì)，也不需要使用微生物，不僅操作簡單，控制容易，而且反應速度更快，優(yōu)點相當明顯。
2.電化學氧化法在含氰電鍍廢水處理中的應用
2.1實驗與分析
2.1.1基本原理
電化學氧化法對含氰電鍍水的處理，主要是在電解過程中，向廢水中加入相應的氯化鈉作為輔助劑，在電解時產(chǎn)生氧化劑氯氣及次氯酸根，能夠?qū)η桦x子質(zhì)量濃度不超過500mg/L的電鍍廢水進行處理。相比較而言，直接電化學氧化法則能夠?qū)η桦x子質(zhì)量濃度超過1000mg/L的電鍍廢水進行處理。在陽極氧化作用下，氰離子能夠被轉(zhuǎn)化為氰酸根離子，依照不同的pH值，還可以進一步氧化為不同的產(chǎn)物，如二氧化碳與氮氣、銨根離子與草酸鹽、銨根離子與碳酸鹽等。
2.1.2廢水樣本
從某電鍍廠廢水池提取相應的廢水樣本，水質(zhì)情況為：
2.1.3實驗方法
選擇了間歇電化學氧化法，將電流密度控制在50mA/c㎡，需要處理的廢水體積為200mL，將廢水溫度控制在25℃左右。將Ti/PbO2-F、Ti/RuO2-TiO2-SnO2電極作為陽極，陽極規(guī)格為3cm×3cm。將Fe、Ti、石墨電極作為陰極，規(guī)格與陽極相同。將電極間距調(diào)整到0.5cm，然后進行鼓氣攪拌工作。在實驗中，可以通過對陽極和陰極材料、pH值、氯離子質(zhì)量濃度等，對電鍍廢水中氰離子及COD的去除效果進行分析和研究。
2.2結(jié)果與討論
2.2.1陽極材料對于廢水處理效果影響
將Ti/RuO2-TiO2-SnO2電極作為陽極，進行3h的電解處理，測定處理后的廢水，氰離子質(zhì)量濃度為14.76mg/L，COD質(zhì)量濃度為159mg/L；將Ti/PbO2-F電極作為陽極，同樣電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為39.73mg/L，COD質(zhì)量濃度為172mg/L。對比兩種結(jié)果，Ti/RuO2-TiO2-SnO2電極較Ti/PbO2-F電極的處理效果更好，分析原因，主要是Ti/PbO2-F電極本身屬于非活性電極，活性電位較高，Ti/RuO2-TiO2-SnO2電極則屬于活性電極，在析氯、析氧過程中有著較為廣泛的應用。不僅如此，Ti/RuO2-TiO2-SnO2電極在降解的過程中，槽電壓更低，因此選擇其作為陽極。
2.2.2陰極材料對廢水處理效果的影響
利用Fe或者Ti作為陰極，進行3h電解處理，測定處理后的廢水，氰離子質(zhì)量濃度為27.48mg/L和16.95mg/L，COD質(zhì)量濃度為170mg/L和176mg/L；利用Pb或者石墨作為陰極，電解3h后，氰離子質(zhì)量濃度為28.6mg/L和29.1mg/L，COD質(zhì)量濃度為181mg/L和197mg/L。對比四種陰極材料，發(fā)現(xiàn)除Pb外，其他三種材料的槽壓并沒有很大區(qū)別，F(xiàn)e陰極的槽壓最低，表明其降解效果最好，石墨陰極的效果最差。在相關(guān)研究中，Meier K利用IrO2-Pt/Ti電極作為陽極，將Fe、Cu、Ti等作為陰極，分析其對于硝酸鹽還原效果的影響，結(jié)果表明，按照去除率從低到高的順序，以此為Ti、Cu和Fe，金屬電極的導電能力能夠直接決定被處理對象在電極上得到電子的能力，陰極材料的活躍性越強，電解過程中達到陰極的電子越容易釋放，能夠生成原子態(tài)的氫，還原性較強，因此，這里選擇Fe作為陰極材料。
2.2.3 pH值對廢水處理效果的影響
不同pH值對廢水處理效果有著不同的影響，當pH值為8時，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為22.86mg/L；當pH值為10時，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為14.76mg/L；當pH值為12時，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為27.40mg/L。對比三種不同的結(jié)果，可以看出，當pH值為10時，能夠獲得最佳降解效果，無論是氰離子還是COD，都能夠達到最高去除率，能耗也較低。因此，在利用電化學氧化法對含氰廢水進行處理時，應該盡量選擇堿性環(huán)境，如果pH值偏低，則會影響氯對于氰離子的氧化作用，加上陽極表面存在的OH-放電，陽極去pH值會伴隨著降解過程的深入逐漸下降。當pH值降低到酸性（7以下）時，廢水處理過程中將會釋放劇毒氫氰酸氣體，對周邊環(huán)境造成污染。不過，過高的p H值會對電極產(chǎn)生腐蝕，同樣會影響降解的效果，在這種情況下，可以將pH值控制為10。
2.2.4氯離子對廢水處理效果的影響
在沒有加入氯化鈉的情況下，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為4.41mg/L，COD質(zhì)量濃度為250mg/L；加入0.5g/L的氯化鈉，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為1.90mg/L，COD質(zhì)量濃度為214mg/L；加入1.0g/L氯化鈉，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為0.15mg/L，COD質(zhì)量濃度為154mg/L。可以明顯看出，在加入氯離子后，氰離子和COD的去除效率都有所增加，分析原因，主要是因為電化學反應本身較為復雜，在氯離子加入后，不僅會在電極表面進行直接的電化學氧化，還會在Cl-/Cl2或者Cl-/ClO-之間進行間接電化學氧化。當溶液中Cl-的質(zhì)量濃度足夠高時，會在電化學氧化的過程中產(chǎn)生Cl2以及ClO-，這些產(chǎn)物都能夠幫助降低廢水中COD的質(zhì)量濃度。基于此，在Cl-質(zhì)量濃度較高的情況下，COD也會有著較高的去除率。相關(guān)研究文獻指出，若溶液中Cl-質(zhì)量濃度達到CN-的3-5倍，氰離子和COD都可以獲得較高的去除率，而在氯離子加入后，電解液的電導率會有所增加，槽壓的降低有助于降低能源消耗。
3.結(jié)語
總而言之，在污水處理中，含氰電鍍廢水的處理非常重要，一旦處理技術(shù)選擇不當，可能會影響處理的整體效果，繼而引發(fā)嚴重的水體污染問題。利用電化學氧化法進行含氰電鍍廢水的處理，能夠確保處理后的廢水達到排放標準，不過在技術(shù)應用過程中，應該明確工藝條件對于處理效果的影響，做好相應調(diào)整和優(yōu)化，確保處理效果能夠達到最佳化。
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