電催化處理廢水實驗

❶ 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。

❷ 電芬頓原理

目前應用於處理環境廢水的方法是傳統的處理方法，包括物理處理方法和化學處理方法。然而這些方法對於有毒性的、難降解污染物的處理效果是不明顯的，像是絲製品、噴塗過程、印染業和食品工藝中大量使用的合成染料。而且在使用過程中，這些有毒的染料，在氧化、羥基化或是其他化學反應作用下，還會形成一些副產物，也對生態和人類的健康造成了威脅。
隨著高級氧化技術（AOPs）的不斷發展，其在難降解污染物的處理上發揮了重要的作用。它是利用活性極強的自由基氧化分解水中的有機污染物，像·OH 具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其轉化為CO2 和H2O。Fenton 法就是高級氧化技術的一種，它是利用Fe2+ 和H2O2 反應，生成強氧化性的·OH，由於·OH 具有很高的氧化電位和無選擇性，因此其可以降解氧化多種有機污染物。但由於其在處理過程中需要大量的試劑量，像是H2O2，其制備、運輸和儲藏等花費較高。而electro- Fenton 相對降低了這部分花費，它可以通過在適合的陰極附近曝氣（氧氣或空氣），利用電化學持續的產生H2O2。
本文通過對electro- Fenton 基本原理、操作過程及影響因素的概述，旨在為從事此項研究的人員提供基礎的理論知識，以便其更好的深入研究。
2、電芬頓法處理廢水
2.1 基本原理
基於傳統Fenton 試劑的作用機理，electro- Fenton 也是由H2O2和Fe2+ 反應產生強氧化性的·OH。其中H2O2 的電化學產生是通過在陰極充氧或曝氣的條件下，發生氧氣的還原生成的，而Fe2+ 也可以通過陰極的還原反應得到。
在酸性條件下，通過充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會發生2e還原反應，如式（1）所示，產生H2O2。在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然後在溶液中遷移到陰極表面，在那還原成H2O2［1］。而在鹼性溶液中，氧氣發生反應如式（2）所示，生成HO2-。Agladze［2］等通過檢測氣體擴散電極孔中鹼性介質，認為氧氣還原反應總是通過途徑（2）產生HO2- 和OH-。Enric Brillas 等在此基礎上，提出在酸性介質下，HO2- 的質子化生成了H2O2。當然H2O2 的產生和穩定性也受到其他因素的影響，包括電解池的構造、陰極性質和操作條件等。

❸ 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。

❹ 電催化法處理污水原理

目前污水處理界面臨著許多難題,其中對高濃度有毒有害難生化有機廢水、低濃度難生化污水、膜過濾濃縮液等污水的處理至今仍是研究的難點和熱點。在諸多的處理技術中，高級氧化技術作為預處理再與微生物處理組合或作為微生物出水處理而受青睞，但因高級氧化技術所產生的羥基自由基•OH方式不同，在污水處理中形成了不同的研究方法。

❺ 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。

❻ 電催化對氨氮的去除的原理是怎樣的會不會在一段時間之後有反復

1.LCO催化復劑通過電解與廢水中氯氣制反應，形成氯氣，氯氣進一步反應為次氯酸，通過次氯酸對水中的氨氮進行降解。
2.不可能存在反復問題。
同時在試驗中如果形成波動，例如 COD 進水 100 出水 130,有可能是因為水中含有有機氮，有機氮從有機物脫落形成無機氮，造成升高現象。

❼ 電芬頓法相較於傳統芬頓法在處理污水時有什麼優勢

工作原理

芬頓（Fenton）試劑法是氧化處理難降解有機污染物的有效方法，Fenton試劑（Fe2+/ H2O2）體系反應原理是H2O2在 Fe2+的催化作用下生成具有極高氧化電位的羥基自由基（•OH），•OH氧化降解廢水中的有機污染物。

電芬頓技術（電催化氧化）是利用電化學法產生Fe2+和H2O2作為芬頓試劑的持續來源，兩者產生後立即作用生成具有高度活性的羥基自由基，使有機物得到降解。

本電芬頓反應系統中的Fe2+由鐵板陽極氧化產生，H2O2由外界加入。電解槽通電時，體系中除產生·OH外，還有強絮凝、絡合、吸附作用的Fe(OH)2、Fe(OH)3產生，對有機物的去除效果好。電解槽內的電極反應如下：

陽極 Fe-2e-=Fe2+
2H2O-4e-=O2+4H+
陰極 2H2O+2e-=H2+2OH-
溶液中的反應Fe2++H2O2=·OH+OH-+Fe3+
Fe3++3OH-= Fe(OH)3

設備優勢

體系中通過電解可持續產生高活性Fe2+和H2O2，克服了傳統芬頓法中有機物的降解速率不均衡，先快後慢的現象，保證反應均衡，持續高效；

反應體系中，除羥基自由基的氧化作用外，還有陽極氧化、陰極還原，電吸附、電氣浮、電凝聚等多種作用，處理效率比傳統芬頓法高；

與傳統芬頓法相比，電芬頓（電催化氧化）不需要現場加入大量葯劑（只需要適量加入H2O2），節省了葯劑費用；

佔地面積小，廢水停留時間短，處理過程快，條件要求不苛刻；

設備相對簡單，電解過程需控制的參數只有電流和電壓，易於實現自動控制；

處理過程相對清潔，只產生少量的污泥，是傳統芬頓法污泥量的1/5-1/10。

應用范圍

適用於高難度難降解有機廢水前處理，可直接降解COD和將高分子結構有機物降解為易生物降解的小分子有機物，提高BOD/COD比，易於和其它方法結合，實現廢水的綜合治理。

適用於高難度難降解有機廢水生化後深度處理，可將不可生化的有機物直接氧化成二氧化碳和水，達到深度處理達標排放的目的。

適用於化工、印刷、機加工、醫葯中間體、制葯、農葯、染料、精細化工等行業的多種高濃度、高色度、毒性大、難生化降解的有機廢水處理

特別適合小水量高難度難降解廢水的達標處理。

應用實例

廢油漆廢水處理：本項目為廢油漆處理產生的廢水，成分復雜，含有各種有機溶劑，COD含量極高，COD=200000mg/l，業主以前將這部分廢水送到危廢處理公司處理，每噸收費達到3000元以上，費用昂貴，現在想上污水處理設備進行處理，去除大部分COD，色度，滿足生產用水要求。經過本公司多次取樣試驗，利用專有電芬頓處理技術，處理後的廢水COD大大降低，降到60000mg/L，色度完全去除，完全滿足生產用水要求，處理費用不到百元。

電芬頓應用

煙台宜科環保工程有限責任公司是一家專業從事水污染防治新技術研發轉化的高科技企業。多年來一直致力於綠色電絮凝技術及新型中水回用膜集成技術的研發及應用，為工業、市政等領域提供全新的解決方案。

公司主導產品：ECS-FT電芬頓（電催化氧化）設備、ECS-CW電化學循環水除垢設備、ECS-DH電絮凝除硬度除硅設備、ECS-DN電化學除氨氮設備、ECS-KB電絮凝殺菌設備、ECS-AF電絮凝氣浮設備、ECS-HM電絮凝除重金屬設備、各種膜集成中水回用設備。主要應用於循環水處理、電鍍廢水處理、重金屬廢水處理、含油廢水處理、印染紡織廢水處理、化工廢水處理、醫葯中間體廢水處理、中水回用處理、有毒難降解廢水處理、油田廢水處理。

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❽ 含有切削液的工業廢水怎麼處理

1、一級處理主要分離水中的懸浮固體物、膠體物、浮油或重油等。可採用水質水量調節、自然沉澱、上浮和隔油等方法。

2、二級處理主要是去除可用生物降解的有機溶解物和部分膠體物，減少廢水中的生化需氧量和部分化學需氧量，通常採用生物法處理。經生物處理後的廢水中，還殘存相當數量的COD，有時有較高的色、嗅、味，或因環境衛生標准要求高，則需採用三級處理方法進一步凈化。

3、三級處理主要是去除廢水中難以生物降解的有機污染物和溶解性無機污染物。常用的方法有活性炭吸附法和臭氧氧化法，也可採用離子交換和膜分離技術等。各種化學工業廢水可根據不同的水質、水量和處理後外排水質的要求，選用不同的處理方法。

(8)電催化處理廢水實驗擴展閱讀

人類使用切削液的歷史可以追溯到遠古時代。人們在磨製石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。

從1775年英國的約翰·威爾金森（J．Wilkinson）為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研製成功鏜床開始，伴隨出現了水和油在金屬切削加工中的應用。到1860年經歷了漫長發展後，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現，也標志著切削液開始較大規模的應用。

19世紀80年代，美國科學家就已首先進行了切削液的評價工作。 F·W·Taylor發現並闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高30%～40%的現象和機理。針對當時使用的刀具材料是碳素工具鋼，切削液的主要作用是冷卻，故提出「冷卻劑」一詞。從那時起，人們把切削液稱為冷卻潤滑液。