三維電解處理廢水

1、三維電解處理廢水 水水水水水水水水 化研15 李牟 12021/3/11 三維電解三維電解 n引言 n三維電解機理 n相關理論技術 n三相三維電解反應器 n技術展望 22021/3/11 引言 傳統(tǒng)的平板二維電極面體比較小，單位槽體處理量小，電流效率低，尤其是在電導率低 時，在實踐中難以有突破性進展。針對傳統(tǒng)二維電極這一缺陷，在20 世紀60 年代末期 Backhurst 提出了三維電極/三元電極的概念，在7080 年代電化學反應器三維化開始 引人注目并首先應用于分析領域，而當時研究三相流化床、滴流床（Tricklebed）等 氣液固系電解槽頗為活躍。到了90 年代覃奇賢、熊英健等開始探討三維

2、電極在水 處理中的應用，到了21 世紀之后申哲民、曹瑩等人開始大范圍使用三維電極法處理污 水。 在國外，用三維電極處理有機廢水的研究非常多。 三維電極能夠增加電解槽的面體比，提高電流效率和處理能力，還易于實現(xiàn)連續(xù)操作， 可以在不同電流密度下進行操作。三維電極法的另一個特點是不使用或較少量使用化學 藥品，后處理簡單，占地面積小，處理能力大，管理方便等 32021/3/11 三維電解 一般認為電解產(chǎn)生的H2O2 和OH 在降解污染物過程中發(fā)揮最主要的作用。當陰 極上通過電解產(chǎn)生或外界提供的O2 時發(fā)生還原產(chǎn)生H2O2，反應過程如下: 酸性條件下：O2+2H+2eH2O2 堿性條件下：O2+H2O+

3、2eHO2-+OH- HO2-+H2OH2O2+OH- 42021/3/11 三維電解 當體系中存在金屬催化劑時，會產(chǎn)生OH。Mred為還原態(tài)的金屬催化劑， Mox 表示氧化態(tài)。 酸性條件下:Mred+H2O2+H+Mox+OH+H2O 堿性條件下:Mred+H2O2Mox+OH+OH- 52021/3/11 OH-羥基自由基 相關理論技術 n強氧化劑，標準氧化還原電位為 2.8 eV。 n羥基與水溶有機物反應： 1 羥基加成 2 羥基奪氫反應 3 羥基電子轉(zhuǎn)移 n羥基與金屬離子反應： 1 羥基加成 2 羥基電子轉(zhuǎn)移 62021/3/11 相關理論技術 電芬頓電芬頓 在酸性溶液中,在電極上通直

4、流電時, 首先O2在陰極通過還原反應 產(chǎn)生H2O2,H2O2與溶液中的Fe2+生成OH和Fe3+,Fe3+可以在陰極上被還原 再生成Fe2+。 那么問題來了，F(xiàn)e2+哪來的？ 以Fe作為陽極,Fe2+可以直接由陽極氧化溶解產(chǎn)生。 72021/3/11 3 氫氧化鐵絮凝劑 氫氧化鐵膠體是一種很好的絮凝劑，可以絮凝一些可容性有機 物和金屬離子，形成更大的分子，在重力作用下形成沉淀。 4 微生物 采用固定化技術，將微生物固定在電極表面，進行通電培養(yǎng)， 形成能與電化學共同氧化有機物的菌膠團。 相關理論技術 82021/3/11 三相三維電化學反應器 92021/3/11 技術展望 三維電極的研究雖然已經(jīng)開展 30 多年，在基礎理論研究 方面，其宏觀理論也達成一些共識，但在微觀即在原子、分 子水平上的研究仍待深入，尤其關于電極表面實際反應歷程、 反應動力學、熱力學均缺乏深入研究。 這就需要從各方面進行一系列的研究， 1 緊湊的床體結(jié)構(gòu) 2 優(yōu)化各項操作參數(shù) 3 改進填料 4電源方式 實際應用中為了使三維電解法在廢水處理領域中得到廣泛應 用與發(fā)展，電解反應器結(jié)構(gòu)的研制與改進、新型高效陽極