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工業廢水處理電化學氧化法

文章出處:未知發表時間:2023-12-06 13:22:58

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電化學氧化法是一種通過電化學反應實現氧化處理的方法。通常情況下電化學氧化法指的是通過催化活性電極反應產生羥基自由基,并進行處理的方式,能夠有效處理部分難以降解的污染物。

而狹義的電化學氧化是特指陽極過程,在電解槽中放入有機物的溶液或懸浮液,通過直流電,在陽極上奪取電子使有機物氧化或是先使低價金屬氧化為高價金屬離子,然后高價金屬離子再使有機物氧化的方法。通常,有機物的某些官能團具有電化學活性,通過電場的強制作用,官能團結構發生變化,從而改變了有機物的化學性質,使其毒性減弱以至消失,增強了生物可降解性。

電化學氧化分為直接氧化和間接氧化兩種。直接氧化(直接電解)是指污染物在電極上直接被氧化而從廢水中去除,又可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉化成毒性較小的物質或易生物降解的物質,從而達到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除,主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。

這一陰極過程,又可稱為電化學還原,是利用不銹鋼陰極或Ti基鍍Pt電極授予電子,相當于還原劑將CrHg等重金屬離子還原沉積出來。高氧化態離子還原為低氧化態(六價鉻變為三價鉻);含氯有機物還原脫氯,轉化為低毒或無毒物質,提高生物可降解性:

R-Cl +H+e →R-H + Cl

間接氧化(間接電解)是指利用電化學產生的氧化還原物質作為反應劑或催化劑,使污染物轉化成毒性更小的物質。間接電解分為可逆過程和不可逆過程。可逆過程(媒介電化學氧化)是指氧化還原物在電解過程中可電化學再生和循環使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學反應產生的物質,如具有強氧化性的Cl、氯酸鹽、次氯酸鹽、HOO等氧化有機物的過程,還可以利用電化學反應產生強氧化性的中間體, 包括溶劑化電子、·HO·HO(超氧化氫自由基)、·O(超氧陰離子自由基)等自由基,降解消除水中的氰、酚以及COD S等污染物,最終轉化為無害物質。

對于陽極直接氧化而言,如反應物濃度過低會導致電化學表面反應受傳質步驟限制;對于間接氧化,則不存在這種限制。在直接或間接氧化過程中,一般都伴有析出HO的副反應,但通過電極材料的選擇和電勢控制可使副反應得到抑制。

電化學氧化法對于海洋油田廢水、印染廢水、高濃度的滲濾液、富含氨氮和氰的廢水等有機物濃度高、組分復雜、難降解物質多、色度大的廢水,取得了較好的結果。電化學氧化技術借助具有電化學活性的陽極材料,能有效形成氧化能力極強的羥基自由基,既能使持久性有機污染物發生分解并轉化為無毒性的可生化降解物質,又可將之完全礦化為二氧化碳或碳酸鹽等物質。

電化學氧化法的優點在于操作簡單、無需添加化學藥劑,同時可以針對不同的污染物質采用不同的電極材料,以達到更好的處理效果。它適用于含有難以降解的有機物、重金屬離子等污染物的工業廢水處理。但是,電化學氧化法存在著能耗高、設備建設成本高等缺點,限制了其在工業實踐中的應用。


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