中文名 | 电解处理法 | 外文名 | electrolytic treatment |
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原 理 | 将电能转化成化学能 | 优 点 | 管理方便,占地面积小等 |
缺 点 | 处理大量废水时耗电等 | 应 用 | 处理含铬、含氰废水等 |
含氰废水电解处理以不溶性的石墨为阳极,铁板为阴极,废水中的氰根在直流电的作用下在阳极被氧化成无毒物质。含氰废水电解处理的流程如图1所示。
电解处理含氰废水产生的沉淀物,比电解处理含铬废水所产生的沉淀物要少得多,在废水浓度较低及悬浮物较少的情况下,电解除氰后的水可不经沉淀和过滤而直接排放,不再设置沉淀池和污泥干化场。当含铬废水和含氰废水同时采用电解法处理时,两种废水处理可合并使用沉淀池和污泥干化场。可见,含氰废水电解处理设施和操作与含铬废水处理基本相同,仅是具体的工艺条件不同而已。
(1)废水的pH值
电解处理含氰废水应在碱性条件下进行,因为pH值偏低时,不利于氯对氰根的氧化,同时,由于阳极表面上存在着OH-的放电,导致阳极区的pH值下降,若pH值降至7以下,将会产生剧毒的氰氢酸气体逸出,污染周围环境。
若废水的pH值偏高,在食盐含量较低的情况下,阳极电流效率下降,除氰效果降低。一般pH值控制在9~10之间。
(2)食盐添加量
含氰废水的电导率较低,直接电解处理,槽电压高、电流效率低、电能消耗大。投加食盐的目的是增大废水的导电率、降低槽电压、减少电能的消耗。但是,如果食盐投加量太多,不但会增加食盐消耗费用,而且处理效率反而下降,所以食盐的投加量不宜过多。一般在处理浓度较高的含氰废水时,食盐可多加一些,反之可少加一些。在处理含氰25~100mg/dm3浓度的废水时,通常加入1~29/dm3食盐。
(3)净极距
电解处理含氰废水用较厚的石墨作阳极,电解槽的阳极和阴极之间的距离常以表面间距即净距离(称净极距)表示。当电流密度和食盐投加量一定时,净极距愈小,槽电压愈低,处理效果愈好。当电解槽容积不变时,缩小净极距,还可以提高阳极面积与有效水容积之比(即极水比)。所以,电解槽设计安装要尽最大可能地减小净极距,以提高极水比来降低槽电压,以便提高处理效率和减少投资及处理费用。
(4)阳极电流密度
当食盐加入量一定,按含氰废水的氰化物浓度的高低决定采用电流密度的大小。浓度高,电流密度大;反之,电流密度小。
从经济角度考虑,采用低电流密度和较长的电解时间较合算。对处理低浓度氰的废水,在一般采用0.4~0.7A/dm2的阳极电流密度。
(5)空气搅拌
为提高处理效率和防止沉淀物黏附在极板表面上或沉于槽底,电解槽需装空气搅拌。实践证明,不搅拌将延长电解时间。搅拌的空气量也不宜过大,否则,由于空气的导电性差,使槽电压增高。搅拌的空气量以不使悬浮物沉淀为适度。2100433B
废水中的简单氰化物和配合氰化物通过电解,在阳极和阴极上产生化学反应,把氰电解氧化为二氧化碳和氮气。利用这一原理可有效去除废水中的氰污染。
(1)在阳极产生的化学反应
对简单氰化物,第一阶段的反应是:
CN- 2OH--2e→CNO- H2O
反应进行得很剧烈,接着发生第二阶段的两个反应:
2CNO- 4OH--6e→2CO2↑ N2↑ 2H2O
CNO- 2H2O→NH4 3CN-
电解过程中,产生一部分铵。
对配位氰化物,反应过程如下:(这里以铜为例)
Cu(CN)32- 6OH--6e→Cu 3CNO- 3H2O
Cu(CN)32-→Cu 3CN-
在电解的介质中投加食盐时发生下列反应:
2Cl--2e→2[Cl]
2[Cl] CN- 2OH-→CNO- 2Cl- H2O
6[Cl] Cu(CN)32- 6OH-→Cu 3CNO- 6Cl- 3H2O
6[Cl] 2CNO- 4OH-→2CO2↑ N2↑ 6Cl- 2H2O
(2)在阴极产生的化学反应
2H 2e→H2↑
Cu2 2e→Cu
Cu2 2OH-→Cu(OH)2↓
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【学员问题】废水电解处理法化学反应原理?
【解答】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。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统,或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法,如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝——沉淀和活性炭吸附的两级处理,是一种比较典型的物理化学处理系统。和生物处理法相比,此法优点:占地面积少;出水水质好,且比较稳定;对废水水量、水温和浓度变化适应性强;可去除有害的重金属离子;除磷、脱氮、脱色效果好;管理操作易于自动检测和自动控制等。但是,处理系统的设备费和日常运转费较高。
有废水臭氧化处理法、废水电解处理法、废水化学沉淀处理法、废水混凝处理法、废水氧化处理法、废水中和处理法等。与生物处理法相比,能较迅速、有效地去除更多的污染物,可作为生物处理后的三级处理措施。此法还具有设备容易操作、容易实现自动检测和控制、便于回收利用等优点。化学处理法能有效地去除废水中多种剧毒和高毒污染物。