電極氧化污水

1. 廢水電解處理法的化學反應原理

電解槽內裝有極板，一般用普通鋼板製成。極板取適當間距，以保證電能消耗較少而又便於安裝、運行和維修。電解槽按極板聯接電源方式分單極性和雙極性兩種。雙極性電極電解槽的特點是中間電極靠靜電感應產生雙極性。這種電解槽較單極性電極電解槽的電極連接簡單，運行安全，耗電量顯著減少。陽極與整流器陽極相聯接，陰極與整流器陰極相聯接。通電後，在外電場作用下，陽極失去電子發生氧化反應，陰極獲得電子發生還原反應。廢水流經電解槽，作 為電解液，在陽極和陰極分別發生氧化和還原反應，有害物質被去除。這種直接在電極上的氧化或還原反應稱為初級反應。以含氰廢水為例，它在陽極表面上的電化學氧化過程為：
CN-+2OH--2e─→CNO-+H2O
2CNO-+4OH--6e─→2CO2↑+N2↑+2H2O氰被轉化為無毒而穩定的無機物。
電解處理廢水也可採用間接氧化和間接還原方式，即利用電極氧化和還原產物與廢水中的有害物質發生化學反應，生成不溶於水的沉澱物，以分離除去有害物質。電鍍含鉻廢水的電解處理過程是：
鐵陽極溶解：
Fe-2e─→Fe2+
6Fe2++Cr2O崼+14H+─→6Fe3++2Cr3++7H2O
CrO厈+3Fe2++8H+─→Cr3++3Fe3++4H2O
在上述電解過程中，廢水中大量氫離子被消耗，氫氧根離子濃度增加，廢水從酸性過渡到鹼性，進而生成氫氧化鉻和氫氧化鐵等物質沉澱下來：
Cr3++3OH-─→Cr(OH)3↓
Fe3++3OH-─→Fe(OH)3↓
把沉澱物質同水分離，達到去除鉻離子，凈化廢水的目的。以上反應式中除鐵陽極發生陽極溶解是初級反應外，其他為次級反應。
在上述電解過程中，除初級反應和次級反應的處理廢水作用外，還因電解水的作用，分別在陰極和陽極產生氫氣和氧氣，這兩種初生態【H】和【O】能對廢水中污染物起化學還原和氧化作用，並能產生細小的氣泡，使絮凝物或油分附在氣泡上浮升至液面以利於排除。這種方法稱為電浮選。此外，由於鐵或鋁制金屬陽極溶解的離子進一步水解，可以成為氫氧化亞鐵或氫氧化鋁等不溶於水的金屬氫氧化物活性混凝劑。這種物質呈多孔性凝膠結構，具有表面電荷作用和較強的吸附作用，能對廢水中的有機或無機污染物起抱合凝聚作用，使污染物相互凝聚而從廢水中分離出來。這種方法稱為電絮凝處理。
由此可見，廢水電解處理包括電極表面上電化學作用、間接氧化和間接還原、電浮選和電絮凝等過程，分別以不同的作用去除廢水中的污染物。

2. 工業污水處理中電解法的原理是怎麼樣的

微電解技術是目前處理高濃度有機廢水的一種理想工藝，
又稱內電解法。
它是在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身產生1.2V電位差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。當
系統通水後，設備內
會形成無數的微電池系統
,
在其作用空間構成一個電場。
在處理過程中產生的新生態
[H]
、
Fe2
+
等能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用；生成的
Fe2
+
進一步氧化成
Fe3
+
，它們的水合物具有較強的吸附
-
絮凝活性，特別是在加鹼調
pH
值後生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們的吸附能力遠遠高於一般葯劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量吸附水中分散的微小顆粒，金屬粒子及有機大分子。
其工作原理基於電化學、氧化
-
還原、物理吸附以及絮凝沉澱的共同作用對廢水進行處理。該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護方便，不需消耗電力資源等優點。該工藝用於難降解高濃度廢水的處理可大幅度地降低
COD
和色度，提高廢水的可生化性，同時可對氨氮的脫除具有很好的效果。
2
、拓步環保TPFC鐵碳填料技術上的亮點：
(1)
反應速率快，一般工業廢水只需要半小時至數小時；
(2)
作用有機污染物質范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結構的難除降解有機物質等都有很好的降解效果
;
(3)
工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護方便、運行成本低、處理效果穩定。處理過程中只消耗少量的微電解反應劑。微電解劑只需定期添加無需更換，添加也無需進行活化直接投入即可。
(4)
廢水經微電解處理後會在水中形成原生態的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，
COD
去除率高，並且不會對水造成二次污染；
(5)
具有良好的混凝效果，色度、
COD
去除率高，同時可在很大程度上提高廢水的可生化性。
(6)
該方法可以達到化學沉澱除磷的效果，還可以通過還原除重金屬；
(7)
對已建成未達標的高濃度有機廢水處理工程，用該技術作為已建工程廢水的預處理，在降解
COD
的同時提高廢水的可生化性，可確保廢水處理後穩定達標排放。也可對生化後廢水進很行微電解或微電解聯合生物濾床的工藝進行深度處理。
(8
該技術各單元可作為單獨處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利於污泥的沉降和生物掛膜。

3. 直接電解污水的產物有哪些

電解污水的產物取決於使用的電極和反應條件，但通常包括以下一些物質：

1. 氧氣（O2）：在陽極上產生的氧氣會促進污水中有機物的氧化分解。

2. 氯氣（Cl2）：在陰極上產凱做橋生的氯氣可用作殺菌劑和消毒劑，但它可以與有機物反應產生有毒的氯化物。

3. 氫氣（H2）：在陰極上產生的氫氣可以作為能源使用。

4. 酸鹼：電解污水會產生酸性的陽極水和鹼性的陰極水。

5. 金屬離子：如果使用金屬電極，則可能會在污水中產生盯猛金屬離子。

6. 氨氮：如果污水中存在氨氮，則在電解過程中可能會產生硝酸鹽、氮氣等化合物。

7. 余熱：電解胡冊污水時會產生一定的熱量，可用作其他用途。

4. 脈沖放電污水處理的機理是什麼

從化學角度看，高壓脈沖放電處理焦化廢水的依據是等離子體的化學反應過程。等離子體空間富集的離子、電子、激發態的原子、分子和自由基，提供了極活潑的反應性物種。納秒脈沖電暈放電所產生的非平衡等離子體，因為脈寬小，脈沖前沿上升時間短，其能量基本上不消耗在對產生自由基無用的離子加速遷移上，而是作用在自由電子上，使其具有形成高活性自由基所需的能量，促進焦化廢水中的氰化物、酚等有害物質的激發裂解或電離。同時脈沖電暈放電產生的紫外線、臭氧等多種效應也會對有害物質起到降解作用。由於放電等離子體中存在大量高能電子(2～20eV)和臭氧，並不斷輻射紫外線，這三種因素對廢水協同作用產生大量的活性自由基，有如下反應：

焦化廢水的pH=9.45，溶液中H較少而OH大量存在，通過反應式(1)-(6)在溶液中產生很多氧化能力極強的.OH和O3，能有效的氧化溶液中的污染物分子。

高頻脈沖電處理焦化廢水的工作原理水網博客——水業思想的集散地！3J7F(?xJU/[x
作為處理焦化廢水的連續式電解氧化技術,該技術由於效果好、費用低和操作方便而受到格外青睞。電極氧化基本原理可分為2個部分,即直接氧化和間接氧化。

直接氧化作用通過兩種途徑在電極表面發生電催化降解，其一是與電極表面的羥基自由基作用，稱為電化學燃燒過程；其二是被電極表面生成的過氧化物所氧化,稱為電化學轉化過程。電化學燃燒過程有利於水體中的有機物被徹底礦化為CO2和H2O,體現為溶液中的TOC和COD的有效降低。電化學轉化過程可有效實現芳香族化合物的開環反應,但對小分子有機物的催化氧化能力較弱,對溶液中的TOC和COD的去除率較低。

直接氧化作用的原理是通過電化學作用在溶液中產生羥基自由基(·OH) ,由於·OH具有很高的氧化還原電位( E0 = 2180 V) ,具有很強的氧化活性,從而通過一系列的鏈式反應,破壞有機物結構,使有機物降解。直接氧化的電極反應式如下:

此外，還有間接氧化作用是指添加於廢水中的Cl - (NaCl)在陽極放出電子而生成的初生態氯[Cl ] ,初生態氯[Cl ]很不穩定,具有很強的氧化能力,可以與任何有機物發生氧化反應,從而氧化分解廢水中有機物，反應式如下:

經過上述反應生成了一系列的自由基，羥基自由基是最活躍的氧化劑之一，其氧化還原電位為：·OH+ H++ e H2O，φ0= 2.80V，在已知的氧化劑中僅次於F2。且具有較高的電負性或電子親和能（569.3kJ），容易選擇性地進攻高電子雲密度點，·OH還具有加成作用，當有碳碳雙鍵存在時，將發生加成反應。這些自由基具有強氧化性，

將電解槽與高頻脈沖電源相連接構成電解體系，其進行的電解過程就是高頻脈沖電解。電流從接通到斷開的時間Ton為脈沖持續時間，也叫脈沖寬度，即電解的工作時間。電流從斷開到接通的時間Toff為電解間歇時間或叫脈沖間歇。

脈沖周期為脈沖寬度和脈沖間歇之和，脈沖頻率則是脈沖周期的倒數。設占空比為r，則r為導通時間（脈沖寬度）與脈沖周期之比：r= Ton /（Ton + Toff），通過改變占空比r的值，就可得到不同的節能效果。高頻脈沖即不斷地重復進行「供電—斷電—供電」的高頻率脈沖電解過程，使電解效率得到大幅度地提高。脈沖電解，通電時間小於電解處理總反應時間，鐵的溶解量將少於直流電解時的溶解量。因此，脈沖電解與直流電解相比，由於施加脈沖信號，電極上的反應時斷時續，有利於擴散、降低濃差極化，從而降低電耗。

電解槽內的電流是離子在電場作用下流動而形成的。在供電時間內，離子濃度會迅速降低；而在斷電間隙時間內，離子濃度又會得到迅速恢復和補充。所以在脈沖供電方式下電流密度要比直流供電下的電流密度有所提高，這就使電解去污效果增強。

周期換向脈沖是在正向脈沖（陰極脈沖）後緊跟一個反向脈沖（陽極脈沖）。在電解過程中，如果施加周期換向的脈沖信號，既具備脈沖電解的特點，又由於兩極均可溶，更有利於金屬離子與膠體間的絮凝作用。同時兩極極性的經常變化，對防止電極鈍化也起到積極作用。這就是周期換向的脈沖電解新概念，在電鍍領域已有應用，但在廢水治理領域尚未見報道。脈沖電壓通常在100~400V左右，相對直流供電的電壓增大了不少。事實上，採用較高的電壓，可以大大降低總電流強度和減少電解時間，從而提高電流效率，降低電耗、電解效果會更好。由於整個平均電耗降低，電流又不大，因此變壓器不易發熱，設備運行安全可靠。

5. 電催化氧化廢水處理系統

電催化氧化廢水處理系統

電催化氧化設備使用的電催化氧化工藝已經非常成熟，並被廣泛應用在化工油田、電鍍廢水、造紙廢水、印染廢水等多種高濃度難降解廢水處理，處理效果好，前期投資和後期運行成本都很低，電催化氧化具體處理廢水系統詳情，我們一起來了解，電催化氧化技術原理、電催化氧化廢水處理系統技術特點：

一、電催化氧化技術原理

(1)電解絮凝

  利用可溶性陽極如鐵鋁等，通以直流電後，陽極失去電子，形成金屬陽離子Fe2+、Al3+，經一系列水解、聚合及氧化過程，形成一種高活性的吸附絮凝基團，其吸附能力極強，使水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉澱分離。同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉。其絮凝效果優於普通絮凝劑。

(2)電解氧化

  在直流電場的作用下，廢水中的各種污染物直接在電極板陽極失去電子而發生氧化反應，同時利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，如 OH-、Cl- 在陽極表面失去電子生成新的較強的氧化劑活性物質，如[O]、[OH]、ClO-等 。利用這些活性物質氧化分解水中的BOD5、COD等。

(3)電解還原

  廢水在電解過程中，污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質或則中高價或低價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉澱。

(4)電解氣浮

  電解氣浮是對廢水進行電解，水碼團尺分子電離產生H+和OH-，在電場驅動下定向遷移，並在陰極板和陽極板表面分別析出氫氣和氧氣。新生成的氣泡直徑非常微小，約為10～30μm，且氣泡的分散度高，作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮，實現污染物雜質顆粒的去除。

二、電催化氧化廢水處理系統技術特點

（1）投資費用低，運行費用低，處理噸水電耗約0.15—0.5度/噸水。

（2）無需添加任何化學葯劑。

（3）佔地面積小，操作簡單，自動化程度高。

（4）設備處理時間短、處理效率高。

（5）適應廢水范圍廣，可處理多種污染物。

（6）設備處理產生污泥量少遲高，污泥密實度高。

6. 電催化氧化處理廢水產生刺激性氣味的原因

氣浮作渣掘用。電催化氧化處理廢水產生清鍵刺激性氣味的原因，是氣浮作用廢水在對某些廢水進行處理時還會產生如N2、CO2等的氣體，起到氣浮作用。電催化是使電極、電解質界面上的電荷轉移加答梁巧速反應的一種催化作用。

7. 化工廢水的處理方法

萊特.萊德 光化學氧化法由於反應條件溫和、氧化能力強光化學氧化法近年來迅速發展，但由於反應條件的限制，光化學法處理有機物時會產生多種芳香族有機中間體，致使有機物降解不夠徹底，這成為了光化學氧化需要克服的問題。光化學氧化法包括光激發氧化法(如03/UV)和光催化氧化法(如Ti02/UV)。光激發氧化法主要以03、H202、02和空氣作為氧化劑，在光輻射作用下產生·OH;
光催化氧化法則是在反應溶液中加入一定量的半導體催化劑，使其在紫外光的照射下產 生·OH，兩者都是通過·OH的強氧化作用對有機污染物進行處理。

催化濕式氧化法催化濕式氧化法(CWAO)是指在高溫(123℃～320℃)、高壓(0.5～10MPa)和催化劑(氧化物、貴金屬等)存在的條件下，將污水中的有機污染物和NH3-N氧化分解成C02、N2和H20等無害物質的方法。

聲化學氧化聲化學氧化中主要是超聲波的利用。超聲波法用於垃圾滲濾液的處理主要有兩個方面：一是利用頻率在15kHz～1MHz的聲波，在微小的區域內瞬間高溫高壓下產生的氧化劑(如·OH)去除難降解有機物。另外一種是超聲波吹脫，主要用於廢水中高濃度的難降解有機物的處理。

臭氧氧化法臭氧氧化法主要通過直接反應和間接反應兩種途徑得以實現。其中直接反應是指臭氧與有機物直接發生反應，這種方式具有較強的選擇性，一般是進攻具有雙鍵的有機物，通常對不飽和脂肪烴和芳香烴類化合物較有效;間接反應是指臭氧分解產生·OH，通過·OH與有機物進行氧化反應，這種方式不具有選擇性。臭氧氧化法雖然具有較強的脫色和去除有機污染物的能力，但該方法的運行費用較高，對有機物的氧化具有選擇性，在低劑量和短時間內不能完全礦化污染物，且分解生成的中間產物會阻止臭氧的氧化進程。可見臭氧氧化法用於垃圾滲濾液的處理仍存在很大的局限性。

電化學氧化法電化學氧化法是指通過電極反應氧化去除污水中污染物的過程，該法也可分為直接氧化和間接氧化。直接氧化主要依靠水分子在陽極表面上放電產生的·OH的氧化作用，·OH親電進攻吸附在陽極上的有機物而發生氧化反應去除污染物;間接氧化是指通過溶液中C12/C10。的氧化作用去除污染物。電化學氧化對垃圾滲濾液中的COD和NH3一N
都有很好的去除效果，缺點是能耗較大。

Fenton氧化法Fenton法是一種深度氧化技術，即利用Fe和H202之間的鏈反應催化生成·OH自由基，而·OH自由基具有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物，以達到去除污染物的目的。特別適用於生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水如垃圾滲濾液的氧化處理。Fenton法處理垃圾滲濾液的影響因素主要為pH、H202的投加量和鐵鹽的投加量。

類Fenton法類Fenton法就是利用Fenton法的基本原理，將UV、03和光電效應等引入反應體系，
因此，從廣義上講，可以把除Fenton法外，通過H202產生羥基自由基處理有機物的其他所有技術都稱為類Fenton法。作為對Fenton氧化法的改進，類Fenton法的發展潛力更大。

8. 電化學在處理生活污水中的應用

國內外目前幾種典型的電化學處理廢水的技術

1. 電氧化處理污水

在脈沖電流作用下，電氧化反應器里的特殊電極會產生的羥基自由基和活化氧自由基。 由於這兩種自由基有超強的氧化能力，因此當廢水流經電氧化器時,水中的有機污染物將會被氧化降解直到變成無機物(如二氧化碳和水）。
這個方法的缺點是：電耗大,完全氧化去除1公斤的COD需要耗電15-25度, 平均20度。顯然，這對電能緊張地區,很難被企業所接受。
針對這個問題,英國一家環境公司對電氧化法進行改良,通過電極的排列，電流的密度及水力停留時間的控制:讓電氧化只分解破壞有機物分子結構(如對雜環類多環芳香族化合物開環和破鏈，提高它們的生化性),而不是把它們完全氧化成成無機物。換句話說，電氧化只做預處理,處理後,廢水再進行生化。這樣可使難降解的有機污染物得到經濟有效的去除。

2.電催化-氧化

這個方法是 :用鐵片做電極，鐵片之間填充活性碳顆粒作催化劑，在電場作用下，槽內電極材料在高梯度電場的作用下復極化，形成復極粒子（bipolar particles） 。通過鼓入空氣,經復極粒子催化產生過氧化氫(見反應式1)，H2O2和從陽極溶解下來的亞鐵離子生成羥基自由基(見反應式2 ) 分化降解水中有機污染物分子。

O2 +2H2O+2e => H2O2+ 2OH- …………...1)
H2O2 + Fe2+ => OH. +OH- +Fe3+……………..2)

近期試驗研究表明，為了促進有機污染物的降解，在活性碳顆粒表面塗上一層 氧化鈰波膜, 可提高催化效果。

目前國內正在開發「三維三相電極處理污水」，就是這種技術。它的優點是投資成本小,佔地面積少。缺點是電耗特大,yunxin去除1公斤的COD需要耗電40多度。另外，活性碳顆粒經常要更換,而且要求不是酸性的廢水，一般要調到酸性(pH<4)才有良好的處理效果。

3.電絮凝氣浮法處理污水

用鐵片或鋁片做陽極,石墨做陰極在電場作用下,利用產生的鐵或鋁離子絮凝水中膠體或懸浮物。它的原理和鐵碳床內電解相似，不同的是內電解不需外加電場但需水是酸性的，而電絮凝需外加電場，但對酸鹼度沒特別要求。電絮凝處理污水如果設計得當，要比直接加聚合鐵或鋁混凝處理污水便宜多了。此方法在國內已開始火熱起來,用於預處理負荷高的廢水,但它對有機污染物分子降解氧化能力有限。也就是說，如果水中膠體或懸浮物很少的話，它對COD的去除能力有限。