电极氧化污水

1. 废水电解处理法的化学反应原理

电解槽内装有极板，一般用普通钢板制成。极板取适当间距，以保证电能消耗较少而又便于安装、运行和维修。电解槽按极板联接电源方式分单极性和双极性两种。双极性电极电解槽的特点是中间电极靠静电感应产生双极性。这种电解槽较单极性电极电解槽的电极连接简单，运行安全，耗电量显著减少。阳极与整流器阳极相联接，阴极与整流器阴极相联接。通电后，在外电场作用下，阳极失去电子发生氧化反应，阴极获得电子发生还原反应。废水流经电解槽，作 为电解液，在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应，有害物质被去除。这种直接在电极上的氧化或还原反应称为初级反应。以含氰废水为例，它在阳极表面上的电化学氧化过程为：
CN-+2OH--2e─→CNO-+H2O
2CNO-+4OH--6e─→2CO2↑+N2↑+2H2O氰被转化为无毒而稳定的无机物。
电解处理废水也可采用间接氧化和间接还原方式，即利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，以分离除去有害物质。电镀含铬废水的电解处理过程是：
铁阳极溶解：
Fe-2e─→Fe2+
6Fe2++Cr2O崼+14H+─→6Fe3++2Cr3++7H2O
CrO厈+3Fe2++8H+─→Cr3++3Fe3++4H2O
在上述电解过程中，废水中大量氢离子被消耗，氢氧根离子浓度增加，废水从酸性过渡到碱性，进而生成氢氧化铬和氢氧化铁等物质沉淀下来：
Cr3++3OH-─→Cr(OH)3↓
Fe3++3OH-─→Fe(OH)3↓
把沉淀物质同水分离，达到去除铬离子，净化废水的目的。以上反应式中除铁阳极发生阳极溶解是初级反应外，其他为次级反应。
在上述电解过程中，除初级反应和次级反应的处理废水作用外，还因电解水的作用，分别在阴极和阳极产生氢气和氧气，这两种初生态【H】和【O】能对废水中污染物起化学还原和氧化作用，并能产生细小的气泡，使絮凝物或油分附在气泡上浮升至液面以利于排除。这种方法称为电浮选。此外，由于铁或铝制金属阳极溶解的离子进一步水解，可以成为氢氧化亚铁或氢氧化铝等不溶于水的金属氢氧化物活性混凝剂。这种物质呈多孔性凝胶结构，具有表面电荷作用和较强的吸附作用，能对废水中的有机或无机污染物起抱合凝聚作用，使污染物相互凝聚而从废水中分离出来。这种方法称为电絮凝处理。
由此可见，废水电解处理包括电极表面上电化学作用、间接氧化和间接还原、电浮选和电絮凝等过程，分别以不同的作用去除废水中的污染物。

2. 工业污水处理中电解法的原理是怎么样的

微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，
又称内电解法。
它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当
系统通水后，设备内
会形成无数的微电池系统
,
在其作用空间构成一个电场。
在处理过程中产生的新生态
[H]
、
Fe2
+
等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的
Fe2
+
进一步氧化成
Fe3
+
，它们的水合物具有较强的吸附
-
絮凝活性，特别是在加碱调
pH
值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。
其工作原理基于电化学、氧化
-
还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低
COD
和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。
2
、拓步环保TPFC铁碳填料技术上的亮点：
(1)
反应速率快，一般工业废水只需要半小时至数小时；
(2)
作用有机污染物质范围广，如：含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果
;
(3)
工艺流程简单、使用寿命长、投资费用少、操作维护方便、运行成本低、处理效果稳定。处理过程中只消耗少量的微电解反应剂。微电解剂只需定期添加无需更换，添加也无需进行活化直接投入即可。
(4)
废水经微电解处理后会在水中形成原生态的亚铁或铁离子，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，无需再加铁盐等混凝剂，
COD
去除率高，并且不会对水造成二次污染；
(5)
具有良好的混凝效果，色度、
COD
去除率高，同时可在很大程度上提高废水的可生化性。
(6)
该方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属；
(7)
对已建成未达标的高浓度有机废水处理工程，用该技术作为已建工程废水的预处理，在降解
COD
的同时提高废水的可生化性，可确保废水处理后稳定达标排放。也可对生化后废水进很行微电解或微电解联合生物滤床的工艺进行深度处理。
(8
该技术各单元可作为单独处理方法使用，又可作为生物处理的前处理工艺，利于污泥的沉降和生物挂膜。

3. 直接电解污水的产物有哪些

电解污水的产物取决于使用的电极和反应条件，但通常包括以下一些物质：

1. 氧气（O2）：在阳极上产生的氧气会促进污水中有机物的氧化分解。

2. 氯气（Cl2）：在阴极上产凯做桥生的氯气可用作杀菌剂和消毒剂，但它可以与有机物反应产生有毒的氯化物。

3. 氢气（H2）：在阴极上产生的氢气可以作为能源使用。

4. 酸碱：电解污水会产生酸性的阳极水和碱性的阴极水。

5. 金属离子：如果使用金属电极，则可能会在污水中产生盯猛金属离子。

6. 氨氮：如果污水中存在氨氮，则在电解过程中可能会产生硝酸盐、氮气等化合物。

7. 余热：电解胡册污水时会产生一定的热量，可用作其他用途。

4. 脉冲放电污水处理的机理是什么

从化学角度看，高压脉冲放电处理焦化废水的依据是等离子体的化学反应过程。等离子体空间富集的离子、电子、激发态的原子、分子和自由基，提供了极活泼的反应性物种。纳秒脉冲电晕放电所产生的非平衡等离子体，因为脉宽小，脉冲前沿上升时间短，其能量基本上不消耗在对产生自由基无用的离子加速迁移上，而是作用在自由电子上，使其具有形成高活性自由基所需的能量，促进焦化废水中的氰化物、酚等有害物质的激发裂解或电离。同时脉冲电晕放电产生的紫外线、臭氧等多种效应也会对有害物质起到降解作用。由于放电等离子体中存在大量高能电子(2～20eV)和臭氧，并不断辐射紫外线，这三种因素对废水协同作用产生大量的活性自由基，有如下反应：

焦化废水的pH=9.45，溶液中H较少而OH大量存在，通过反应式(1)-(6)在溶液中产生很多氧化能力极强的.OH和O3，能有效的氧化溶液中的污染物分子。

高频脉冲电处理焦化废水的工作原理水网博客——水业思想的集散地！3J7F(?xJU/[x
作为处理焦化废水的连续式电解氧化技术,该技术由于效果好、费用低和操作方便而受到格外青睐。电极氧化基本原理可分为2个部分,即直接氧化和间接氧化。

直接氧化作用通过两种途径在电极表面发生电催化降解，其一是与电极表面的羟基自由基作用，称为电化学燃烧过程；其二是被电极表面生成的过氧化物所氧化,称为电化学转化过程。电化学燃烧过程有利于水体中的有机物被彻底矿化为CO2和H2O,体现为溶液中的TOC和COD的有效降低。电化学转化过程可有效实现芳香族化合物的开环反应,但对小分子有机物的催化氧化能力较弱,对溶液中的TOC和COD的去除率较低。

直接氧化作用的原理是通过电化学作用在溶液中产生羟基自由基(·OH) ,由于·OH具有很高的氧化还原电位( E0 = 2180 V) ,具有很强的氧化活性,从而通过一系列的链式反应,破坏有机物结构,使有机物降解。直接氧化的电极反应式如下:

此外，还有间接氧化作用是指添加于废水中的Cl - (NaCl)在阳极放出电子而生成的初生态氯[Cl ] ,初生态氯[Cl ]很不稳定,具有很强的氧化能力,可以与任何有机物发生氧化反应,从而氧化分解废水中有机物，反应式如下:

经过上述反应生成了一系列的自由基，羟基自由基是最活跃的氧化剂之一，其氧化还原电位为：·OH+ H++ e H2O，φ0= 2.80V，在已知的氧化剂中仅次于F2。且具有较高的电负性或电子亲和能（569.3kJ），容易选择性地进攻高电子云密度点，·OH还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，将发生加成反应。这些自由基具有强氧化性，

将电解槽与高频脉冲电源相连接构成电解体系，其进行的电解过程就是高频脉冲电解。电流从接通到断开的时间Ton为脉冲持续时间，也叫脉冲宽度，即电解的工作时间。电流从断开到接通的时间Toff为电解间歇时间或叫脉冲间歇。

脉冲周期为脉冲宽度和脉冲间歇之和，脉冲频率则是脉冲周期的倒数。设占空比为r，则r为导通时间（脉冲宽度）与脉冲周期之比：r= Ton /（Ton + Toff），通过改变占空比r的值，就可得到不同的节能效果。高频脉冲即不断地重复进行“供电—断电—供电”的高频率脉冲电解过程，使电解效率得到大幅度地提高。脉冲电解，通电时间小于电解处理总反应时间，铁的溶解量将少于直流电解时的溶解量。因此，脉冲电解与直流电解相比，由于施加脉冲信号，电极上的反应时断时续，有利于扩散、降低浓差极化，从而降低电耗。

电解槽内的电流是离子在电场作用下流动而形成的。在供电时间内，离子浓度会迅速降低；而在断电间隙时间内，离子浓度又会得到迅速恢复和补充。所以在脉冲供电方式下电流密度要比直流供电下的电流密度有所提高，这就使电解去污效果增强。

周期换向脉冲是在正向脉冲（阴极脉冲）后紧跟一个反向脉冲（阳极脉冲）。在电解过程中，如果施加周期换向的脉冲信号，既具备脉冲电解的特点，又由于两极均可溶，更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用。同时两极极性的经常变化，对防止电极钝化也起到积极作用。这就是周期换向的脉冲电解新概念，在电镀领域已有应用，但在废水治理领域尚未见报道。脉冲电压通常在100~400V左右，相对直流供电的电压增大了不少。事实上，采用较高的电压，可以大大降低总电流强度和减少电解时间，从而提高电流效率，降低电耗、电解效果会更好。由于整个平均电耗降低，电流又不大，因此变压器不易发热，设备运行安全可靠。

5. 电催化氧化废水处理系统

电催化氧化废水处理系统

电催化氧化设备使用的电催化氧化工艺已经非常成熟，并被广泛应用在化工油田、电镀废水、造纸废水、印染废水等多种高浓度难降解废水处理，处理效果好，前期投资和后期运行成本都很低，电催化氧化具体处理废水系统详情，我们一起来了解，电催化氧化技术原理、电催化氧化废水处理系统技术特点：

一、电催化氧化技术原理

(1)电解絮凝

  利用可溶性阳极如铁铝等，通以直流电后，阳极失去电子，形成金属阳离子Fe2+、Al3+，经一系列水解、聚合及氧化过程，形成一种高活性的吸附絮凝基团，其吸附能力极强，使水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀分离。同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。其絮凝效果优于普通絮凝剂。

(2)电解氧化

  在直流电场的作用下，废水中的各种污染物直接在电极板阳极失去电子而发生氧化反应，同时利用溶液中的电极电势较低的阴离子，如 OH-、Cl- 在阳极表面失去电子生成新的较强的氧化剂活性物质，如[O]、[OH]、ClO-等 。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD等。

(3)电解还原

  废水在电解过程中，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质或则中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。

(4)电解气浮

  电解气浮是对废水进行电解，水码团尺分子电离产生H+和OH-，在电场驱动下定向迁移，并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小，约为10～30μm，且气泡的分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，实现污染物杂质颗粒的去除。

二、电催化氧化废水处理系统技术特点

（1）投资费用低，运行费用低，处理吨水电耗约0.15—0.5度/吨水。

（2）无需添加任何化学药剂。

（3）占地面积小，操作简单，自动化程度高。

（4）设备处理时间短、处理效率高。

（5）适应废水范围广，可处理多种污染物。

（6）设备处理产生污泥量少迟高，污泥密实度高。

6. 电催化氧化处理废水产生刺激性气味的原因

气浮作渣掘用。电催化氧化处理废水产生清键刺激性气味的原因，是气浮作用废水在对某些废水进行处理时还会产生如N2、CO2等的气体，起到气浮作用。电催化是使电极、电解质界面上的电荷转移加答梁巧速反应的一种催化作用。

7. 化工废水的处理方法

莱特.莱德 光化学氧化法由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展，但由于反应条件的限制，光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体，致使有机物降解不够彻底，这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/UV)和光催化氧化法(如Ti02/UV)。光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生·OH;
光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产 生·OH，两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。

催化湿式氧化法催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃～320℃)、高压(0.5～10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存在的条件下，将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02、N2和H20等无害物质的方法。

声化学氧化声化学氧化中主要是超声波的利用。超声波法用于垃圾渗滤液的处理主要有两个方面：一是利用频率在15kHz～1MHz的声波，在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂(如·OH)去除难降解有机物。另外一种是超声波吹脱，主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理。

臭氧氧化法臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，这种方式具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效;间接反应是指臭氧分解产生·OH，通过·OH与有机物进行氧化反应，这种方式不具有选择性。臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力，但该方法的运行费用较高，对有机物的氧化具有选择性，在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程。可见臭氧氧化法用于垃圾渗滤液的处理仍存在很大的局限性。

电化学氧化法电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程，该法也可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的·OH的氧化作用，·OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物;间接氧化是指通过溶液中C12/C10。的氧化作用去除污染物。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3一N
都有很好的去除效果，缺点是能耗较大。

Fenton氧化法Fenton法是一种深度氧化技术，即利用Fe和H202之间的链反应催化生成·OH自由基，而·OH自由基具有强氧化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物，以达到去除污染物的目的。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH、H202的投加量和铁盐的投加量。

类Fenton法类Fenton法就是利用Fenton法的基本原理，将UV、03和光电效应等引入反应体系，
因此，从广义上讲，可以把除Fenton法外，通过H202产生羟基自由基处理有机物的其他所有技术都称为类Fenton法。作为对Fenton氧化法的改进，类Fenton法的发展潜力更大。

8. 电化学在处理生活污水中的应用

国内外目前几种典型的电化学处理废水的技术

1. 电氧化处理污水

在脉冲电流作用下，电氧化反应器里的特殊电极会产生的羟基自由基和活化氧自由基。 由于这两种自由基有超强的氧化能力，因此当废水流经电氧化器时,水中的有机污染物将会被氧化降解直到变成无机物(如二氧化碳和水）。
这个方法的缺点是：电耗大,完全氧化去除1公斤的COD需要耗电15-25度, 平均20度。显然，这对电能紧张地区,很难被企业所接受。
针对这个问题,英国一家环境公司对电氧化法进行改良,通过电极的排列，电流的密度及水力停留时间的控制:让电氧化只分解破坏有机物分子结构(如对杂环类多环芳香族化合物开环和破链，提高它们的生化性),而不是把它们完全氧化成成无机物。换句话说，电氧化只做预处理,处理后,废水再进行生化。这样可使难降解的有机污染物得到经济有效的去除。

2.电催化-氧化

这个方法是 :用铁片做电极，铁片之间填充活性碳颗粒作催化剂，在电场作用下，槽内电极材料在高梯度电场的作用下复极化，形成复极粒子（bipolar particles） 。通过鼓入空气,经复极粒子催化产生过氧化氢(见反应式1)，H2O2和从阳极溶解下来的亚铁离子生成羟基自由基(见反应式2 ) 分化降解水中有机污染物分子。

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

近期试验研究表明，为了促进有机污染物的降解，在活性碳颗粒表面涂上一层 氧化铈波膜, 可提高催化效果。

目前国内正在开发“三维三相电极处理污水”，就是这种技术。它的优点是投资成本小,占地面积少。缺点是电耗特大,yunxin去除1公斤的COD需要耗电40多度。另外，活性碳颗粒经常要更换,而且要求不是酸性的废水，一般要调到酸性(pH<4)才有良好的处理效果。

3.电絮凝气浮法处理污水

用铁片或铝片做阳极,石墨做阴极在电场作用下,利用产生的铁或铝离子絮凝水中胶体或悬浮物。它的原理和铁碳床内电解相似，不同的是内电解不需外加电场但需水是酸性的，而电絮凝需外加电场，但对酸碱度没特别要求。电絮凝处理污水如果设计得当，要比直接加聚合铁或铝混凝处理污水便宜多了。此方法在国内已开始火热起来,用于预处理负荷高的废水,但它对有机污染物分子降解氧化能力有限。也就是说，如果水中胶体或悬浮物很少的话，它对COD的去除能力有限。