电催化处理废水实验

❶ 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。

❷ 电芬顿原理

目前应用于处理环境废水的方法是传统的处理方法，包括物理处理方法和化学处理方法。然而这些方法对于有毒性的、难降解污染物的处理效果是不明显的，像是丝制品、喷涂过程、印染业和食品工艺中大量使用的合成染料。而且在使用过程中，这些有毒的染料，在氧化、羟基化或是其他化学反应作用下，还会形成一些副产物，也对生态和人类的健康造成了威胁。
随着高级氧化技术（AOPs）的不断发展，其在难降解污染物的处理上发挥了重要的作用。它是利用活性极强的自由基氧化分解水中的有机污染物，像·OH 具有很高的氧化能力，降解氧化水中的污染物，使其转化为CO2 和H2O。Fenton 法就是高级氧化技术的一种，它是利用Fe2+ 和H2O2 反应，生成强氧化性的·OH，由于·OH 具有很高的氧化电位和无选择性，因此其可以降解氧化多种有机污染物。但由于其在处理过程中需要大量的试剂量，像是H2O2，其制备、运输和储藏等花费较高。而electro- Fenton 相对降低了这部分花费，它可以通过在适合的阴极附近曝气（氧气或空气），利用电化学持续的产生H2O2。
本文通过对electro- Fenton 基本原理、操作过程及影响因素的概述，旨在为从事此项研究的人员提供基础的理论知识，以便其更好的深入研究。
2、电芬顿法处理废水
2.1 基本原理
基于传统Fenton 试剂的作用机理，electro- Fenton 也是由H2O2和Fe2+ 反应产生强氧化性的·OH。其中H2O2 的电化学产生是通过在阴极充氧或曝气的条件下，发生氧气的还原生成的，而Fe2+ 也可以通过阴极的还原反应得到。
在酸性条件下，通过充氧或曝气的方法，氧气在阴极会发生2e还原反应，如式（1）所示，产生H2O2。在此过程中，氧气首先溶解在溶液中，然后在溶液中迁移到阴极表面，在那还原成H2O2［1］。而在碱性溶液中，氧气发生反应如式（2）所示，生成HO2-。Agladze［2］等通过检测气体扩散电极孔中碱性介质，认为氧气还原反应总是通过途径（2）产生HO2- 和OH-。Enric Brillas 等在此基础上，提出在酸性介质下，HO2- 的质子化生成了H2O2。当然H2O2 的产生和稳定性也受到其他因素的影响，包括电解池的构造、阴极性质和操作条件等。

❸ 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。

❹ 电催化法处理污水原理

目前污水处理界面临着许多难题,其中对高浓度有毒有害难生化有机废水、低浓度难生化污水、膜过滤浓缩液等污水的处理至今仍是研究的难点和热点。在诸多的处理技术中，高级氧化技术作为预处理再与微生物处理组合或作为微生物出水处理而受青睐，但因高级氧化技术所产生的羟基自由基•OH方式不同，在污水处理中形成了不同的研究方法。

❺ 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。

❻ 电催化对氨氮的去除的原理是怎样的会不会在一段时间之后有反复

1.LCO催化复剂通过电解与废水中氯气制反应，形成氯气，氯气进一步反应为次氯酸，通过次氯酸对水中的氨氮进行降解。
2.不可能存在反复问题。
同时在试验中如果形成波动，例如 COD 进水 100 出水 130,有可能是因为水中含有有机氮，有机氮从有机物脱落形成无机氮，造成升高现象。

❼ 电芬顿法相较于传统芬顿法在处理污水时有什么优势

工作原理

芬顿（Fenton）试剂法是氧化处理难降解有机污染物的有效方法，Fenton试剂（Fe2+/ H2O2）体系反应原理是H2O2在 Fe2+的催化作用下生成具有极高氧化电位的羟基自由基（•OH），•OH氧化降解废水中的有机污染物。

电芬顿技术（电催化氧化）是利用电化学法产生Fe2+和H2O2作为芬顿试剂的持续来源，两者产生后立即作用生成具有高度活性的羟基自由基，使有机物得到降解。

本电芬顿反应系统中的Fe2+由铁板阳极氧化产生，H2O2由外界加入。电解槽通电时，体系中除产生·OH外，还有强絮凝、络合、吸附作用的Fe(OH)2、Fe(OH)3产生，对有机物的去除效果好。电解槽内的电极反应如下：

阳极 Fe-2e-=Fe2+
2H2O-4e-=O2+4H+
阴极 2H2O+2e-=H2+2OH-
溶液中的反应Fe2++H2O2=·OH+OH-+Fe3+
Fe3++3OH-= Fe(OH)3

设备优势

体系中通过电解可持续产生高活性Fe2+和H2O2，克服了传统芬顿法中有机物的降解速率不均衡，先快后慢的现象，保证反应均衡，持续高效；

反应体系中，除羟基自由基的氧化作用外，还有阳极氧化、阴极还原，电吸附、电气浮、电凝聚等多种作用，处理效率比传统芬顿法高；

与传统芬顿法相比，电芬顿（电催化氧化）不需要现场加入大量药剂（只需要适量加入H2O2），节省了药剂费用；

占地面积小，废水停留时间短，处理过程快，条件要求不苛刻；

设备相对简单，电解过程需控制的参数只有电流和电压，易于实现自动控制；

处理过程相对清洁，只产生少量的污泥，是传统芬顿法污泥量的1/5-1/10。

应用范围

适用于高难度难降解有机废水前处理，可直接降解COD和将高分子结构有机物降解为易生物降解的小分子有机物，提高BOD/COD比，易于和其它方法结合，实现废水的综合治理。

适用于高难度难降解有机废水生化后深度处理，可将不可生化的有机物直接氧化成二氧化碳和水，达到深度处理达标排放的目的。

适用于化工、印刷、机加工、医药中间体、制药、农药、染料、精细化工等行业的多种高浓度、高色度、毒性大、难生化降解的有机废水处理

特别适合小水量高难度难降解废水的达标处理。

应用实例

废油漆废水处理：本项目为废油漆处理产生的废水，成分复杂，含有各种有机溶剂，COD含量极高，COD=200000mg/l，业主以前将这部分废水送到危废处理公司处理，每吨收费达到3000元以上，费用昂贵，现在想上污水处理设备进行处理，去除大部分COD，色度，满足生产用水要求。经过本公司多次取样试验，利用专有电芬顿处理技术，处理后的废水COD大大降低，降到60000mg/L，色度完全去除，完全满足生产用水要求，处理费用不到百元。

电芬顿应用

烟台宜科环保工程有限责任公司是一家专业从事水污染防治新技术研发转化的高科技企业。多年来一直致力于绿色电絮凝技术及新型中水回用膜集成技术的研发及应用，为工业、市政等领域提供全新的解决方案。

公司主导产品：ECS-FT电芬顿（电催化氧化）设备、ECS-CW电化学循环水除垢设备、ECS-DH电絮凝除硬度除硅设备、ECS-DN电化学除氨氮设备、ECS-KB电絮凝杀菌设备、ECS-AF电絮凝气浮设备、ECS-HM电絮凝除重金属设备、各种膜集成中水回用设备。主要应用于循环水处理、电镀废水处理、重金属废水处理、含油废水处理、印染纺织废水处理、化工废水处理、医药中间体废水处理、中水回用处理、有毒难降解废水处理、油田废水处理。

近年来，公司积极开展对外合作和技术引进，进一步优化产品结构，开发出更满足市场需求的产品。同时，我公司始终坚持“科技领先、服务至上、诚信合作、共谋发展”的经营理念，为客户提供从方案设计、制造安装，到运营维护的全方位一条龙服务。

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❽ 含有切削液的工业废水怎么处理

1、一级处理主要分离水中的悬浮固体物、胶体物、浮油或重油等。可采用水质水量调节、自然沉淀、上浮和隔油等方法。

2、二级处理主要是去除可用生物降解的有机溶解物和部分胶体物，减少废水中的生化需氧量和部分化学需氧量，通常采用生物法处理。经生物处理后的废水中，还残存相当数量的COD，有时有较高的色、嗅、味，或因环境卫生标准要求高，则需采用三级处理方法进一步净化。

3、三级处理主要是去除废水中难以生物降解的有机污染物和溶解性无机污染物。常用的方法有活性炭吸附法和臭氧氧化法，也可采用离子交换和膜分离技术等。各种化学工业废水可根据不同的水质、水量和处理后外排水质的要求，选用不同的处理方法。

(8)电催化处理废水实验扩展阅读

人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。

从1775年英国的约翰·威尔金森（J．Wilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。

19世纪80年代，美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作。 F·W·Taylor发现并阐明了使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高30%～40%的现象和机理。针对当时使用的刀具材料是碳素工具钢，切削液的主要作用是冷却，故提出“冷却剂”一词。从那时起，人们把切削液称为冷却润滑液。