一、電催化氧化學(xué)法處理污水技術(shù)原理

1、電化學(xué)水處理技術(shù)

任何物質(zhì)的分子都是原子組成的，而原子是帶電的體系，因此在任何化學(xué)反應(yīng)中，原子與原子相互作用時都有電現(xiàn)象發(fā)生。電化學(xué)水處理技術(shù)就是通過污水中的有機及無機物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象與電現(xiàn)象之間的關(guān)系進行處理水中的污染物。

電化學(xué)技術(shù)分為兩部分：一部分為微電解(原電池反應(yīng))技術(shù)，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程視為可逆過程;另一部分為電解(電解池反應(yīng))技術(shù)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，為不可逆反應(yīng)電池，其本質(zhì)是水相的粒子與固相為電極材料界面之間進行的電極反應(yīng)。

2、電解池電極反應(yīng)

廢水處理的主要工藝采用多維電極法，通過在電極表面上發(fā)生電催化降解，其電極可直接產(chǎn)生的極強的氧化能力且對有機物及無機物無選擇性的羥基自由基[·OH ]（ε°= 2.80v, p=569.3Kj ）去氧化水中的污染物，使污染物被徹底礦化，即稱為電化學(xué)燃燒過程;若水溶液中含有像CI -、SO42-這樣的電解質(zhì)如用：硫酸鈉、氯氣、次氯酸鹽及氯酸鹽等。生成的過氧化物如S2O82-、H2O2等所催化氧化水中的污染物，該過程稱為電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，從而電氧化有效地去除廢水中的COD。

A）電解過程中的一些主要反應(yīng)如下：(不含氯廢水)

陽極反應(yīng)：OH— →1/ 2O2 + H2O + 2e—

陰極反應(yīng)：O2 + H2O + 2e—→ HO2— + OH—

總反應(yīng)：1/ 2O2 + OH— → HO2—

電解產(chǎn)生的過氧化自由基[HO2—]，在堿性條件下,使廢水中產(chǎn)生次級反應(yīng)，使得污染物從而降解或者直接分解為CO2 ，或轉(zhuǎn)化為其它簡單化合物。

電解過程服從法拉第定律。即電極上析出的物質(zhì)數(shù)量與通過溶液的電流強度及通電的時間成正比。同樣，去除廢水中的有機污染物也符合法拉第定律。在去除廢水中的有機污染物的過程中，并不需要徹底氧化成最終產(chǎn)物即CO2和H2O，只需要把有機污染物分子斷鏈，撕成帶電荷的有機物“碎片”，通過電解吸附絮凝沉降去除有機污染物。

B）電解過程中的一些主要反應(yīng)如下：(含氯廢水)

電極過程為：陽極反應(yīng)析出氯氣溶于電解液后生成HCL和HCLO，陰極析出H2后生產(chǎn)OH-離子，將陽極產(chǎn)生的H+中和，生成H2O和NaCLO：

HCLO→H++CLO-

HCLO+Na++OH-→NaCLO+H2O

總反應(yīng)式：NaCL+H2O→NaCLO+H2

NaCLO具有漂泊、消毒殺菌能力的強氧化性。在污水處理中工作原理：間接氧化處理污水。

1.2 電催化氧化反應(yīng)器處理污水反應(yīng)類型

1.2.1. 直接電解

電化學(xué)技術(shù)的直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或者被還原而從廢水中去除。直接電解可分為陽極電極過程和陰極電極過程。陽極電極過程就是指污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減、去除污染物的目的。陰極電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等方面。

1.1.2 間接電解

電化學(xué)技術(shù)的間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成更小的物質(zhì)。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(xué)氧化)是指氧化還原物在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3等氧化有機物的過程，還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強氧化性的中間體，包括溶劑化電子、?OH、?HO2、O2-等自由基，進行氧化還原反應(yīng)，形成新的物質(zhì)粒子去除或礦化。

二、電化學(xué)水處理技術(shù)的優(yōu)越性

(1) 環(huán)境兼容性高

電化學(xué)水處理技術(shù)使用清潔、有效的電子在電解過程中不需要另外添加氧化劑或者還原劑，絮凝劑等化學(xué)藥劑，是一種基本對環(huán)境無污染的“綠色”處理技術(shù)。由于界面電場中存在著極高的電位梯度，電極相當(dāng)于異相反應(yīng)的催化劑，因而減少了有可能因加催化劑而帶來的環(huán)境污染，在電解過程中自身同時還產(chǎn)生的 ?OH自由基都可以直接與廢水中的有機污染物反應(yīng)，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，沒有或很少產(chǎn)生二次污染，同時，電化學(xué)過程有高度的選擇性，可防止副反應(yīng)產(chǎn)物的生成，減少污染物發(fā)生;

(2) 多功能性

電化學(xué)過程具有直接和間接氧化與還原、相分離、濃縮與稀釋、生物殺傷等功能，能量效率高，電化學(xué)過程一般在常溫常壓下就可進行;

(3)經(jīng)濟適用

電解設(shè)備及其操作一般比較簡單，費用較低，占地面積小，一般成模塊式組合。

(4)氧化能力極強。

(1) 羥基自由基(OH)的氧化性極強，僅次于氟(F2)，比臭氧(O3)強很多;

(2)OH自由基氧化降解有機物的化學(xué)反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，也就是說一旦氧化反應(yīng)發(fā)生，只要不加入抑制劑，反應(yīng)會一直不斷連續(xù)循環(huán)進行下去;

(3)對有機污染化合物的降解具有徹底性(有時可以一直氧化為二氧化碳和水)和廣普性(任何有機物可被氧化降解);

三、電催化氧化反應(yīng)器設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹

1. 電解設(shè)備陽極板采用組合式或者可拆卸式連接，針對不同污水水質(zhì)情況確定陽極板的組合方式。陽極板采用高析氧電位，析氧過電位可達到1.93v(相對甘汞電極)

2. 設(shè)備底部采用微孔曝氣裝置，一方面在電解過程中能夠充分的攪拌陽極板產(chǎn)生的羥基自由基(?OH自由基)充分的與污水中有機物進行反應(yīng)，一方面能夠及時補充污水中活性氧降解一部分COD。

3. 設(shè)備底部帶有排泥裝置，可定期排放污水在電解過程中形成的絡(luò)合物沉淀。操作便捷，可操作性強。

4. 設(shè)備自帶循環(huán)和抽風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)污水的處理難以程度可調(diào)節(jié)流量大小，可控制污水在電解槽中的滯留時間和反應(yīng)時間。

5. 電催化氧化設(shè)備一般用于高難度降解廢水和生化后的末端污水。

6. 一般形成為模塊式，電解方式通常采用循環(huán)電解。

四、涂層選擇

由于此中試設(shè)備會處理不同廢水(有機廢水、高氯廢水等)針對以上條件涂層選型為：釕銥(析氯環(huán)境))。

五、實驗數(shù)據(jù)

1. 中石化煉油二進化廢水電解處理數(shù)據(jù)

2. 印染廢水電解處理數(shù)據(jù)

相關(guān)鏈接