(完整)電催化高級氧化廢水處理

1、課程論文課程名稱：水處理原理與技術題目：電催化高級氧化法的基本原理及應用姓 名：指導教師：摘要：本文主要簡述電催化高級氧化處理廢水基本原理并列舉部分當前該技術應 用領域，如造紙廠廢水、電鍍廢水、有機廢水等。關鍵詞 ：電催化；高級氧化；廢水處理一、引言 隨著廢水處理技術的發(fā)展和完善，成分簡單、生物降解性好的有機廢水已能 得到有效的控制，其中生物法是目前消除生活和工業(yè)廢水中有機污染物最經濟、 最有效的方法 1 。然而多數工業(yè)廢水用生物法很難有效去除，由于國家對污染物 排放的限制標準越來越高，因此迫切需要研究廢水處理新方法和新技術。二、電催化處理廢水基本原理電催化氧化技術是 AOP 技術的一種 ,

2、因其具有其他處理方法難以比擬的優(yōu) 越性近年來受到極大關注 2-5。所謂電化學水處理技術就是利用外加電場作用 , 在 特定的電化學反應器內 , 通過一系列設計的化學反應、電催化過程或物理過程 , 達到預期的去除廢水中污染物或回收有用物質的目的 6。電催化法處理廢水應用起始于 20 世紀40 年代 7，但由于投資較大，電力缺 乏，成本較高，因而發(fā)展緩慢。直到 60 年代，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電化學法 才被真正地用于廢水處理過程。 近年來， 由于電化學方法在污水凈化、 垃圾滲濾 液、制革廢水、印染廢水、石油和化工廢水等領域的應用研究進展，引起人們對 這一方法的廣泛關注 8-11。電催化方法被稱為 “

3、環(huán)境友好 ”工藝，以其多種優(yōu)勢有 著其它方法所不能比擬的特點：（1）在廢水處理過程中，主要試劑是電子，不需要添加氧化劑，沒有或很 少產生二次污染，可給廢水回用創(chuàng)造條件；（2）能量效率高，反應條件溫和，一般在常溫常壓下即可進行；（3）兼具氣浮、絮凝、殺菌作用，可以通過去除水中懸浮物和選用特殊電 極來達到去除細菌的效果，可以使處理水的保存時間持久；（4）反應裝置簡單，工藝靈活，可控制性強，易于自動化，費用不高。 電催化氧化的機理主要是自由基反應。在電催化條件下 , 反應體系中將產生 多種強氧化性物質，其中OH的產生量是最多的，而反應過程中產生的活性中間體H2O2則是形成自由基的重要引發(fā)劑。有機物（

4、R）在OH作用下，發(fā)生快速氧 化反應及自由基鏈反應，從而達到去除的目的。但是若H2O2濃度過高時，過量的 H2O2也會消耗OH12-13。此外，溶液中過量的H2O2也會與OH反應生成過氧化 羥基自由基（HO2）,而HO2的氧化性能相對于 OH較弱14。三、電催化處理廢水應用現狀3.1 造紙工業(yè)廢水處理利用單陽膜從造紙黑液中回收堿，回收1 t堿電耗3000 kWh左右，當回收 終點黑液pH值為9時，Na+回收率為50%,陽極液中含Na+50007000mg/L，可 直接回用于生產。 Davy 等提出了電催化與傳統(tǒng)堿回收系統(tǒng)相結合的生產流程， 處理稀黑液得到堿和木質素。 國家海洋局杭州水處理中心利

5、用聚乙烯異相陽離子、 陰離子膜處理造紙黑液，回收其中的燒堿，滲析室 NaOH 質量濃度為 8.87 g/L， 堿回收率達 95%15。3.2 酸性廢水處理 上海光明電鍍廠在金屬表面加工處理過程中產生大量酸性廢水， pH 值為25,每天排放600 m3左右。原來采用中和法處理后排放，但消耗大量堿，后改用 電催化處理，可使水回收率達到 90%以上，基本達到了循化使用，廢水處理成本 0.3 kW h/m3 16。3.3 電鍍廢水處理電鍍廢水中常含有鋅、 鎘、鎳、銅等重金屬離子及氰化物等毒性較大的物質， 既造成資源浪費又嚴重污染環(huán)境。通過電滲析 -離子交換 -電滲析組合工藝，既能 實現資源的回收利用，

6、 又可以減少污染的排放。 日本一家精煉鋼廠的含硫酸鎳的 硫酸廢液，利用日本旭化成公司生產的具有特殊性能的離子交換膜電滲析裝置， 實現了鍍鎳廢水的閉路循環(huán)。徐傳寧等 17用電滲析技術處理含鉻電鍍廢水，有 效地凈化了漂洗廢水，使Cr6+離子得到回收，廢水中的Cr6+離子濃度達到國家廢 水排放標準。3.4 醫(yī)藥廢水處理制藥廠廢水中含有大量的有機物及許多有價值的物質， 氨基酸就是其中的一 種。目前國內對這類廢水的處理大部分都采用離子交換樹脂來脫酸， 這樣樹脂不 可避免地要附上一部分氨基酸， 樹脂再生時這部分氨基酸就作為廢液排放掉， 造 成資源的浪費。采用電滲析來處理制藥廠酸性氨基酸廢水，廢水氨基酸和

7、COD 脫除率均可達 80%，低濃淺色廢水經一級處理即可達排放標準，濃縮水中氨基酸 的濃度是淡水中的 20 倍，同時濃水中氨基酸濃度可接近其飽和濃度 18。3.5 硝基苯廢水處理硝基苯類化合物是劇毒物質 , 是我國環(huán)境保護中優(yōu)先控制的 52種有害物質 之一。具有致癌、 致突變性或生殖毒性 , 且難生物降解 , 許多國家都將其列為優(yōu) 先控制的污染物。吳偉等19 通過活性炭粒子填充電極間的電催化反應器對模擬硝 基苯廢水進行預處理 , 使生物難降解的硝基苯轉化為易生物降解的苯胺 , 探索 有效削減廢水毒性、 提高廢水可生化性的途徑 , 探討電催化氧化技術中主要因素 對硝基苯去除率的影響規(guī)律。3.6

8、苯酚廢水處理酚類化合物作為有機化學工業(yè)的基本原料 , 廣泛應用于工業(yè)制造中。 由于酚 的毒性大、具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性 , 當其污染水體和土壤后 , 勢必 危害生物生長繁殖和影響人類食品及飲用水安全 , 進而威脅人類健康 , 因此對 含酚工業(yè)廢水的排放必須有嚴格的規(guī)定。 婁紅波等 20以廢舊一號干電池中的碳棒 作電極,用燒杯作電解池,在室溫下,通過改變支持電解質(NazSQ)濃度、負載 電壓、pH值和苯酚初始濃度等影響因素，對苯酚模擬廢水進行電化學處理，利用 高效液相色譜儀對其處理效果進行了分析研究 , 結果表明 : 支持電解質 (Na2SO4) 濃度為20.0 g/L、負載電壓為5

9、.5 V、pH值為8.0是處理苯酚模擬廢水的最佳條件。 最后對苯酚的降解機理進行了初步探討。四、結語電催化高級氧化技術是近年來新興的水處理技術， 與傳統(tǒng)的水處理方法相比， 高級氧化技術具有氧化能力強、氧化過程無選擇性、反應徹底、無二次污染、可 連續(xù)操作及占地面積小等優(yōu)點， 對高濃度、 難降解有機物廢水的處理具有極大的 應用價值。為此，電催化高級氧化技術給成分復雜、污染物濃度高、難以處理的 造紙廢水處理開辟了新途徑。 但是，要使這些技術工業(yè)化還存在一些亟待解決的 問題，如電催化高級氧化技術對設備的要求及催化劑的回收等。 因此，在我國積 極開展高級氧化技術的研究與應用，不僅對解決我國高濃度難降解有

10、機廢水生化 處理效果差和出水水質不達標等問題具有現實意義， 而且對發(fā)展我國環(huán)境保護行 業(yè)的高新技術具有更加深遠的意義。五、參考文獻1 Ti ng - Chi Hsu, Chih - Sheng Chia ng. Activated sludge treatme nt of dispersed dye factory wastewaterJ. Jour nal of En vir onmen tal Science & Health Part A Environmental Science & Engineering & Toxicology, 1997, 32(7):1921-1932.2 G

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