电化学水处理技术的原理、分类及应用,水污染论文.docx

《电化学水处理技术的原理、分类及应用,水污染论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电化学水处理技术的原理、分类及应用,水污染论文.docx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电化学水处理技术的原理、分类及应用,水污染论文本篇论文目录导航：【】【】【】 电化学水处理技术的原理、分类及应用【】【】 水处理技术论文范文：电化学水处理技术的原理、分类及应用 内容摘要：综述了电化学技术在不同种类的废水处理中的研究现在状况以及实际的应用情况，介绍以及分析了电化学不同的水处理技术的工作基本原理。电化学水处理技术是一种绿色环保、发展前景比拟广阔的处理技术，固然电化学这种水处理技术总体来讲是一种环保高效的处理方式方法，但是其仍然存在一定的缺陷。本文提出了将来应该加强关于减少水处理整体系统能耗、结合应用中的各种实际情况、降低整体系统的成本、尝试与传统工艺联合应用等方面的研究的建议。

2、本文关键词语:电化学;水处理;氧化;污染物; 作者简介：张楠1996-，女，蒙古族，内蒙古赤峰市人，南京林业大学在读硕士研究生，研究方向：市政工程，师从陈蕾副教授，主要从事给排水的研究。 ：15295525176,E-mail:2498978846;陈蕾1985-、女、汉族、江苏泰州人、南京林业大学副教授、博士，研究方向：市政工程。 ：15996288359;E-mail:chenlei_njfu地址：江苏省南京市玄武区龙蟠路159号南京林业大学土木院3233, ：210037; 基金：国家自然科学基金项目天然有机质共存时三氯生光转化的微观机理及生物效应研究，编号：41301545； Abst

3、ract:This paper summarizes the research status and practical application of electrochemical wastewater treatment technology in different kinds of wastewater treatment, introduces and analyzes the working principle of different electrochemical water treatment technology. Electrochemical water treatme

4、nt technology is a kind of green and environmental protection treatment technology with broad development prospects. Although electrochemical water treatment technology is generally an environmental protection and efficient treatment method, it still has some defects. In this paper, some suggestions

5、 are put forward to reduce the energy consumption of the whole water treatment system, combine with various practical situations in the application, reduce the cost of the whole system, and try to combine the application with the traditional process. Keyword:Electrochemistry; water treatment; oxidat

6、ion; pollutant; 当今社会中，水资源严重短缺，在工业技术飞速发展的情况下，大量的工业废水被产出，又给这种不利状况带来了愈加严重的问题。因而，工业费水的净化逐步变成了当前环境保卫中亟待解决的一个很重要的问题1.电化用水处理技术一般无需引进其他物质，反响物质是电子，它的这一特性从根本上具体表现出了电化学在处理经过中产生污染较低、绿色环保的特点2,3.反响物直接进入反响系统介入反响，可介入反响的有机物种类较多，要求较低，同时能量利用效率也得到了提高。电化学技术的反响装置简单易操作，反响条件也较温和，工艺整体较简单，自动化控制也比拟容易实现，其工业应用前景较明朗3,4. 1电化学水处理技

7、术的原理 电化学技术处理废水是一个复杂的经过，在特定的电化学反响器中，由于电场的作用，反响器中的电子在该作用下会进行定向的转移，因而水中的污染物会在华而不实发生特定的物理和化学反响，进而被去除5,6,7.物理经过主要包含对污染物的吸附、絮凝和分离，化学经过可分为直接电解和间接电解。直接电解从字面就能够理解，就是指污染物直接在电极中被复原或氧化，而这一经过又包括了阳极以及阴极这两种处理经过。当反响发生在阳极外表，且污染物被氧化成毒性低、容易被生物降解甚至能够直接矿物化的物质，通过这种途径来使得水中的污染物含量降低或者被彻底去除8,9.阴极经过主要用于回收重金属、复原卤化烃。华而不实污染物在阴极外

8、表被减少和消除。间接电解是间接的反响，指需要借助强氧化产物或者由电化学反响产生的中间复原物质来对污染物进行转化或降解。 电化学水处理技术被称为 绿色 水处理技术，因而其与传统的水处理技术相比，具有很突出的优点。首先，其反响装置构造简单，也比拟灵敏，既能够单独处理污水，可以作为与其他处理技术相结合的先进预处理工艺使用；其次，电化学的处理技术与其他技术相比，愈加易于操控，其只需控制电流与电压，愈加易于实现自动化；除此之外，该技术不需要特殊的反响条件，且常温常压就能够实现，而且其所需投加的药剂量相较于传统工艺大大减少，不仅节省了药剂投加量，还避免了二次污染10,11,12. 2电化学水处理技术的分类

9、 根据不同的工作原理和方式方法，能够主要将水的电化学处理技术分为下面几种：电凝聚、电化学氧化、电沉积、电吸附、电渗析等13. 2.1电凝聚法水处理技术 电凝聚水处理技术也通常被称为电浮法，主要去除污水中的胶体杂质，染色、镀锌废水处理中采用该方式方法进行处理，效果较好14,15,16.其原理是将外部的电压加在可溶性阳极上，产生阳离子，所产生的阳离子能够与水中的胶体污染物发生反响，使得稳定状态的胶体污染物失去其稳定性，经过凝聚之后沉降，而此时将会有一定数量的氢气从电流的阴极被释放出来，由于氢气的密度比水小，因而，在上浮经过中，氢能够携带沉积污染物至水面。这样，就能够将污染物和水体分开17,18.但

10、这种方式方法所用的阴极和阳极材料将会溶解，在实际应用中，将会消耗很多的电气和金属材料。因而当前无法得到推广使用19. 2.2电化学氧化法处理技术 电化学氧化水处理技术主要用于有效地改变水中某些有机类污染物，使得其官能团的功能活性发生变化，进而使其化学性质也在某一定程度上改变。电化学氧化技术在其规定的条件下，某种程度上能够有效的降低待处理水中有机污染物的毒性，这也为后续处理降低了难度，进而使得某些高分子污染物更容易被生物分解20.废水的电化学氧化处理可分为直接电解和间接电解19.直接氧化和间接氧化的分类没有一个绝对的界限，通常在有机物在进行电化学分解的经过中，电极上会同时出现这两种氧化经过，除此

11、之外，实验条件以及实验经过中的控制参数的变化会导致分解机制发生不同程度的变化20.靳善明采用电催化臭氧技术处理有机废水，将氧化得到臭氧通入电化学反响中，将复原通过产生的过氧化氢和臭氧将难处理的有机物转化成无害的水和二氧化碳，获得较好效果2. 2.3电渗析法 电渗析法相较于其他方式方法操作起来愈加方便，这也意味着其维修工作愈加简单，寿命更长21,22.电渗析法是在直流电场和离子交换膜的协同作用下，使得溶液中的离子发生迁移，进而分离污水中的电解质23.此方式方法利用了膜的选择透过性，使得阴阳离子向不同电极进行迁移，到达去除水中污染物的目的24.王先锋电渗析的方式方法处理含盐量较高的废水，并且探究了

12、影响ED膜损伤的一系列预处理方式方法。经过组合实验，能够到达较高的去除率25.Kuichang等人将电渗析与微生物燃料电池结合，对髙浓度的有机废水进行处理，实验证明该工艺对有机物的去除率较高26. 2.4电Fenton法 电Fenton方式方法的原理是，由电极产生的H2O2在电化学反响的作用下与Fe2 +反响生成自由基羟基？OH，它会氧化并将难降解的污染物分解成小分子，并且，一旦电压和电流得到控制，这个经过就很容易实现自动控制27.所通电压大小、电流的密度、曝气速率以及待处理水的pH值均将对电Fenton法的处理效果产生一定影响。Iglesias等人利用电压5.69V、PH为2.24、铁离子浓

13、度为2.68mM的条件下，对合成染料，结果显示其脱色率能到达90%,且COD的去除率可到达56%27;Shin Yong-Uk等人采用密度为28.5mA/cm2的恒定电流，对食品废水进行处理，40min后，废水中10mM的苯酚被完全降解，继续处理后，废水的TOC降低了约75%28.电Fenton工艺当前还未到达普遍的大规模应用，仍处于研究实验阶段，其能耗是主要的问题，因而仍需进行进一步的研究探寻求索29. 2.5电沉积水处理技术 通常在电解液中，有很多不同的金属离子，这可能导致电解溶液中产生电势的差异，同时在阴极电极，这些离子能够通过自由态以及联合状态的形式析出，构成沉淀，通过过滤即可出去该类

14、污染物。废水中的金属离子即可通过此原理在电沉积法处理水的经过中被回收，并对绿色环境提供了强有力的保卫。在实际应用这一方式方法时，必须根据所处理污水的不同，合理设计电解槽，以提高污水的处理效果，这也是电沉积法设计的核心内容19. 3电化学水处理技术在不同种类废水中的应用 3.1垃圾渗滤液 根据填埋场的年份不同，可将垃圾渗滤液进行分类，主要可分为两类-早期渗滤液、晚期渗滤液。早期沥滤的PH一般在5到7之间，呈弱酸性，除此之外具有较高的生物降解性，同时其碳氮比、氨氮浓度、BOD5和COD值也比拟高；而晚期渗滤液则与早期渗滤液相反，但其氨氮浓度较高30.垃圾渗滤液污染较强，处理起来比拟困难。魏平方等人

15、将Ti/RuO2 IrO2作为阳极材料，不锈钢电极作为阴极材料，利用三维电极反响器，对垃圾渗滤液进行深度处理，在电极和电解槽的空隙中，用焦粉粒子进行填充，同时在电极反响器底部用气泵曝气，最终结果显示，该方式方法的处理结果到达标准31. 3.2城镇污水 随着人类社会的发展，环境日益恶化，因而我们国家对环保问题也愈加重视，新的、愈加严格的规范也就因运而生，因而，仍然采用旧处理工艺的某些污水处理厂就不能到达新的污水处理标准。此时就需要运用新的、处理效果更好的工艺技术-电化学水处理技术。何绪文用钢板作为阴极，再将钛板用作基质，在一定比例的RuO2和TiO2中增加IrO2并在钛板外表进行涂层，用这种处理

16、过的材料作为阳极，进行水处理实验，经测试所得的数据显示，该方式方法处理的废水可到达排放标准32. 3.3印染生产废水 张俊等人利用低电流高压电化学处理方式方法，对印染废水进行预处理，经过对实验结果的分析可知，随着对原水进行电化学预处理的时间的增加，COD、BOD的去除率逐步升高，增加了废水的可生化性，通过对经济的考量，反响时间宜为15-20分钟，在该条件下COD去除率约能到达50%-60%,其可生化性能在一定程度上也得到了提高33. 4研究与瞻望 电化学水处理处理是一种很有前途的应用技术，其能有效处理难降解的有机废水，且其在多个不同方面以及领域的发展中均发挥了很大的作用，并且具有比拟重要的意义

17、。固然如此，但是电化学水净化技术仍然还有很多缺陷与缺乏之处。当前的发展和应用并不广泛，主要存在下面问题： 1在处理经过中，各电极所发生的反响原理还未研究透彻，所产生的副产物或含量较少的产物无法检测，应加强研究电化学的机理。 2当前电化学反响器只适用于实验，还无法知足大规模水处理的需求，因而，在实际的生产应用中可能会对水处理产生影响的因素应该纳入考虑范围内，对处理工艺及反响器的加强研究，多采用电化学与其他工艺的联用。 3电化学需要大量电极材料，但当前所用的电极材料价格较高，工艺经济成本较高，应努力开发新型便宜电极，推广电化学处理技术的应用。 4电化学水处理技术单独作用时，处理效果有时无法到达预期

18、，能够尝试其与其他工艺的联合工艺，增加污染物的去除率。 以下为参考文献 1杨再鹏，曹树祥环境保卫是一项基本国策J.化工 环保， 2018,311：47-52. 2靳善明。氧化水处理与电化学催化技术J.化工设计通讯，2021.4401：130. 3朱志强电化学在水处理中的应用J江西化工。202106-19-21. 4 SantosAJD, CostaECT DA, SilvaD RD,et al. Electrochemical advanced oxidation processes as decentralized water treatment technologies to remedi

19、ate domestic washing machine effluentsJ. Environmental Science Pollution Research, 2021, 257：7002-7011. 5郭英，高超。难降解废水高效处理技术J给水排水。2018,35S1：296-299 6 Rokhina E V, Makarova K, Golovina E A, et al. Free radical reaction pathway, thermochemistry of peracetic acid homolysis, and its applic ation for pheno

20、ldegradation: Spectroscopic study and quantum chemistry calculationsJ. Environmental Science Technology,2018,4417：6815-6821. 7闫兴富电化学预氧化技术在胜利油田采出水处理中的应用分析J中国石油大学胜利学院学报，2022,3304：30-34. 8He X, Chai Z, LiF, et al. Advanced treatment of biologically pretreated coking wastewater by elec trochemical oxida

21、tion using Ti/RuO2-IrO2 electrodesJ.Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2020,888-:1568-1575. 9颜会全，李静萍。电化学水处理技术发展综述J.化工时刊，2021,6.42-45. 10 SantosAJ D, Costa EC T A, Silva DR D , et al. Electro-chemical advanced oxidation processes as decentralized water treatment technologies to remediat

22、e domestic washing machine effluentsJ. Environmental Science and Pollution Research,2021,253：1-10. 11张瑞，赵霞，李庆维，魏晋飞，李子涵电化学水处理技术的研究及应用进展J.水处理技术2022,4504：11-16. 12 Chaplin B P. The Prospect of Electrochemical Technologies Advancing Worldwide Water TreatmentJ. Accounts of Chemical Research, 2022:596-604

23、. 13徐进。刘豹，兰华春等有机工业废水的电化学处理工艺技术原理与应用J净水技术，20204：36-40. 14仲昭宇，宦恒庆缪莉，董昆明电化学氧化处理有机废水综述J现代化工研究，202213：42-44. 15杨岳平，宋爽电絮凝法处理毛纺染色废水J.工程与技术：19-20. 16孙金勇，庄云龙电絮凝法处理生活废水的研究J.江苏环境科技2004,172：13-15. 17张国辉，杨鸿鹰，冯卫电絮凝法处理乳胶漆废水J.涂料工业。2021.4712：48-51. 18丁健，刘光利，张媛电絮凝法处理J腈橡胶废水J.石化技术与应用，2018,293：231-233. 19任显明。电化学水处理技术的研究

24、现在状况及发展讨论J.化工管理， 202223：220. 20尹申申，杨子恒，刘国华等电化学过滤技术的研究现在状况与瞻望J.应用化工， 2021, 47 12 : 2759-2765 21刘可鑫保积庆，肖连生电渗析法处理氧化铝厂外排废水J安全和环境学报，2004,41：89-92. 22李双全，马晓鸥，杨金庸电渗析法去除电镀镍回收液中的有机物J电镀与涂饰，2020,7:50-52. 23邓永光，叶恒朋，黎贵亮电渗析法处理含铬废水的研究J.工业安全与环保2020,391：35-37. 24 Sadyrbaeva T.Liquid Membrane System for Extraction an

25、d Electrodeposition of LeadI During ElectrodialysisJ Materials Science and Applied Chemistry,2021,34:29-33. 25王先锋高浓度酸性染料废水除盐工艺可行性研究D陕西科技大学。2020. 26 Kuichang Z, Jiali C, Fubin L, et al. Enhanced organics removal and partial desalination of high strength industrial wastewater with a multi-stage microb

26、i al desalination celJ. Desalination,2021 ,423:104-110. 27 lglesias O, Fernandez de Dios M A, Rosales E, et al. Optimisation of dec olourisation and degradation of Reactive Black 5 dye under electro-Fenton pro cess using Fe alginate gel beads .J. Environmental science and pollution research internat

27、ional,2020,204：2172-2183. 28 Yong-Uk S, Ha-Young Y, Seonghun K, et al. Sequential Combination of Electro-Fenton and Electrochemical Chlorination Processes for the Treatment of Anaerobic lly-Digested Food WastewaterJ. Environmental science amp; technology,2021,5118：10700-10710. 29 CuiX, ZengP, Qiu G,

28、 et al. Pilot-sc ale treatment of pharmaceutical berberine wastewater by Fenton oxidationJ. Environmental earth ences, 2021, 739：4967-4977. 30永丰，王伟我们国家垃圾填埋场渗沥液控制现在状况、问题与解决途径J .环境科学研究，1998,113：25-27. 31魏平方，邓勇，王春宏等。电化学氧化法处理垃圾渗滤液J.化学与生物工程，2005,223：42-45. 32何绪文，王培亮章丽萍等。温榆河河水中氨氮的电化学处理技术研究J环境科学与技术， 2008,316A： 290-291,353. 33张俊杨德庆电化学技术在印染生产废水处理中的应用J.资源节约与环保，202104：7.