電化學(xué)處理污水原理（電化學(xué)處理污水的優(yōu)勢）
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添加時間：2022-10-15 瀏覽次數(shù):2396
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1.電化學(xué)氧化法概述
電化學(xué)氧化法的基本原理，是在電解槽內(nèi)設(shè)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(xué)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(yīng)用，相比較傳統(tǒng)工藝，電化學(xué)氧化法不需要直接投加化學(xué)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(yīng)速度更快，優(yōu)點相當(dāng)明顯。
2.電化學(xué)氧化法在含氰電鍍廢水處理中的應(yīng)用
2.1實驗與分析
2.1.1基本原理
電化學(xué)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(dǎo)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(dāng)pH值為8時，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為22.86mg/L；當(dāng)pH值為10時，電解3h，氰離子質(zhì)量濃度為14.76mg/L；當(dāng)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(dāng)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(xué)氧化法對含氰廢水進行處理時，應(yīng)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(dāng)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(xué)反應(yīng)本身較為復(fù)雜，在氯離子加入后，不僅會在電極表面進行直接的電化學(xué)氧化，還會在Cl-/Cl2或者Cl-/ClO-之間進行間接電化學(xué)氧化。當(dāng)溶液中Cl-的質(zhì)量濃度足夠高時，會在電化學(xué)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?；诖耍贑l-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(dǎo)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(dāng)，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(xué)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(biāo)準，不過在技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該明確工藝條件對于處理效果的影響，做好相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，確保處理效果能夠達到最佳化。
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