催化內電解(楊凱)

第章：電解及催化內電解4學號：2014062077姓名：楊凱編輯pptIsthereamarketforwhitelabelinsuranceproduts?4.1電解（1）：基本原理（2）：處理廢水的原理（3）：影響電解效率的因素（4）：對電極板的改進及應用編輯ppt4.1（1）電解的基本原理

電解——電解質溶液在直流電流的作用下，在陰、陽兩電極上分別產(chǎn)生氧化反應和還原反應的過程。

編輯ppt編輯ppt4.1（2）電解在廢水處理中的原理

電解在凈化廢水過程中，共有4種凈化過程。過程1（電極表面處理過程）：

廢水中的溶解性污染物通過陽極氧化或陰極還原，生成氣體、不溶物沉淀及有毒化合物轉化成無毒的物質等。編輯ppt過程2（電解氧化還原過程）：

利用電極在電解過程中生成氧化或還原產(chǎn)物，與廢水中的污染物發(fā)生化學反應，產(chǎn)生氣體、不溶物沉淀等。過程3（電解浮選過程）：電解在陽極處產(chǎn)生的氧氣泡和陰極處產(chǎn)生的氫氣泡吸附廢水中的絮凝物并上浮，使污染物得以去除。編輯ppt編輯ppt過程3（電解凝聚過程）：

電解凝聚是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極溶蝕，產(chǎn)生Fe2+和Al3+等離子，再經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發(fā)展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質及懸浮雜質發(fā)生絮凝沉淀而分離。編輯ppt編輯ppt4.1（3）影響電解效率的因素電極材料

——電解效率槽電壓

——電能消耗電流密度

——隨廢水濃度而異pH值

——適合值攪拌作用

——促進離子對流與擴散，并起清潔電極表面的作用編輯ppt4.1（4）對電極板的改進

目前電解法的發(fā)展已經(jīng)相對完善，電極在該技術中起著關鍵作用，廢水的處理效率主要取決于電極選擇的合理程度，以后發(fā)展的主要方向是在電極材料方面的開發(fā)和更新。編輯ppt對兩種新型電極的簡單介紹（1）摻硼金剛石薄膜(BDD)電極編輯ppt特點：

在強酸介質中其惰性表面仍具備低的吸附特性和強的抗腐蝕性；在水和非水溶液中電解時，都有較寬的電化學勢窗，與其他電極材料相比，具有更好的化學、物理性能，表現(xiàn)出潛在的應用優(yōu)勢。編輯pptBDD薄膜電極在污水處理方面的應用：①難降解焦化水的處理②難降解酚類物質的處理③農藥污水的處理④大分子聚合物的處理⑤NO3-的處理編輯ppt（2）活性炭纖維(ACF)電極編輯ppt特點：

活性炭纖維(ACF)是一種吸附能力很強的新型材料，具有比表面積大、吸附性能強、耐酸堿腐蝕、導電性能良好、電化學特性穩(wěn)定等特點，適于用作電解反應器的電極。編輯ppt（ACF)電極在污水處理方面的應用：（1）對水中難降解有機物的去除（2）對含磷、氮廢水的去除編輯ppt4.2催化內電解編輯ppt通(1)內電解及催化內電解原理(2)催化內電解處理廢水原理(3)影響催化內電解效果的因素(4)催化內電解具體工藝的應用催化內電解編輯ppt通4.2（1）內電解及催化內電解原理內電解：

兩種具有不同電極電位的金屬或（金屬和非金屬）相互接觸或極為接近時，當浸沒在導電介質中時，便形成原電池。編輯ppt通原電池原理圖酸性溶液中；當鐵和銅沒有外在導體連接時。編輯ppt通編輯ppt通酸性溶液中；當鐵和銅有外在導體連接時。原電池原理圖編輯ppt通

以鐵—碳內電解為例，其基本電極反應如下：由于，鐵和碳之間存在1.5V的電位差，且污水構成了電解質溶液，所以該系統(tǒng)可構成原電池。陽極（Fe）：Fe-2e→Fe2+酸性條件下：陰極（C）：2H++2e→H2

當有氧存在時（堿性條件下），陰極反應如下：

O2+4H++4e→2H2O

O2+2H2O+4e→4OH-

編輯ppt通編輯ppt通編輯ppt舉催化內電解：

在內電解的基礎上，（1）將Fe—C系統(tǒng)改為Fe—Cu系統(tǒng)；（2）向微電解系統(tǒng)中加入催化劑。編輯ppt一催化內電解發(fā)展的三個階段1鐵—碳2鐵—銅3鐵—鐵鍍銅構成無數(shù)微小原電池，對廢水進行處理。增大電位差，使得難生化，含苯環(huán)、雙鍵物質降解。相對于2的優(yōu)點；（1）鐵、銅接觸面積大；（2）經(jīng)濟，節(jié)約編輯ppt通4.2（2）催化內電解處理廢水的原理催化內電解法處理廢水主要有兩種目的：（1）利用內電解法直接降解廢水中的物質，使廢水達標排放；（2）是對那些生物難降解的物質，利用催化內電解法進行預處理，提高廢水的可生化性，為后續(xù)處理做準備。編輯ppt反催化內電解反應機理（1）還原作用單質鐵的還原性：金屬活動順序表中排在元素鐵后面的金屬離子可能被鐵置換出來并沉積在鐵表面；Fe2+的還原性：陽極反應產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強的還原能力，一些氧化性較強的離子或者化合物能被Fe2+還原成毒性相對較小的還原態(tài)，例如，Cr6+在酸性條件下能被Fe2+還原Cr3+。編輯ppt三（2）電化學附集作用當鐵與碳或其他雜質之間形成一個個小的原電池時，將在其周圍產(chǎn)生許多微電場，廢水中穩(wěn)定的膠體粒子、極性分子和細小分散的污染物受微電場的作用后便會發(fā)生電泳，向相反電荷的電極移動，并且聚積在電極上，形成大顆粒而被附集，使廢水COD值降低。編輯ppt（3）鐵的混凝作用鐵內電解法在處理廢水過程中會產(chǎn)生大量的Fe2+和Fe3+，由Fe3+水解生的氫氧化鐵膠體表面帶正電荷，是很好的混凝劑，能與廢水中帶相反電荷的一些物質或者電解質發(fā)生沉聚作用。在中性或者堿性條件下，生成氫氧化鐵及氫氧化亞鐵能有效的吸附廢水中的大分子物質。編輯ppt（4）物理吸附鐵屑、銅屑具有豐富的比表面積，顯出較高的表面活性，能吸附多種金屬離子，能促進金屬的去除。編輯ppt（5）提供浮選動力產(chǎn)生的微氣泡吸附懸浮性物質，并將污染物帶到水體表面，加以去除。編輯ppt4.2（3）影響催化內電解效果的因素（1）鐵碳投加量：鐵碳加入的量越多廢水處理效果會越好，但投加量增大會增加后續(xù)處理工序的難度，鐵碳適宜的投加量為處理廢水總量的4%～10%。（2）鐵與微量元素的投加比：催化內電解法中微量元素的投加起著催化劑的作用。現(xiàn)在市場上燒結一體化的催化內電解材料中都含有微量元素。由于試驗的保密性，具體比例不會說明。編輯ppt觸（3）鐵碳比：含碳量增多會增加原電池的數(shù)目，有助于廢水的處理，但含碳量過多，反而抑制了原電池的電極反應，更多的表現(xiàn)為碳的吸附作用。（4）pH值：催化內電解使用的pH范圍廣（pH約為3.0～11.0），不再僅僅局限于酸性廢水。編輯ppt類（5）填料板結：廢鐵屑的活性太強，所以，如果廢鐵屑之間沒有東西把他們間隔開來就會相互粘接在一起，形成一個鐵疙瘩，就會形成板結。改進方法：（1）改用現(xiàn)在市場上流行的鐵—碳一體化填料；編輯ppt旁鐵—碳一體化填料原理：經(jīng)過高溫冶煉，鐵和碳融合為一體，這種鐵碳一體式結構呈現(xiàn)出蜂窩狀構架，將鐵和碳固定分開，這種構架可以有效地防止板結。編輯ppt通（2）改變系統(tǒng)的結構改用單元化濾料用防腐材料做許多個一定尺寸的立體框架，將反應材料和催化劑混合均勻放入框架里，反應一段時間后，取出清理，然后在進行反應。編輯ppt改用填料塔

定期對填料進行反沖洗可以防止板結；編輯ppt其他（個人想法）編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt4.2(4)催化內電解具體工藝的應用

催化內電解工藝作為物化預處理方法，無論在試驗研究還是在生產(chǎn)實踐的應用方面，都取得了令人滿意的效果。且被廣泛地用于處理含氰、含鉻的電鍍廢水、印染廢水、染料廢水、制藥廢水、生活垃圾廢水等等的研究中。具體的如表1所示：編輯ppt表1微電解的應用的行業(yè)編輯ppt催化內電解與其他工藝的聯(lián)用(1)

微波耦合超聲催化內電解法處理廢水工藝(2)Fe/Cu催化內電解-Fenton法聯(lián)合處理廢水（介紹）(3)催化鐵內電解-懸浮填料CASS工藝處理化工廢水(4)催化鐵內電解-生物膜法處理化工廢水(5)光催化氧化與內電解法聯(lián)合處理有機染料廢水(6)內電解混凝沉淀-厭氧-好氧工藝處理醫(yī)藥廢水編輯ppt工程實例（Fe/Cu催化內電解-Fenton法聯(lián)合）（1）工程簡介：

江蘇某醫(yī)藥化工廠主導產(chǎn)品為DL一萘普生，該產(chǎn)品主要原輔材料有：萘酚、甲醇、氧化鋅、甲苯、新戊二醇、鹽酸、片堿等。廢水主要來自?；?、水解等過程中產(chǎn)生的多股工藝水與設備沖洗的廢水。（2）水質、水量：廢水量600m3/d；水質pH較低在2—3；有機物濃度高，可生化性差。COD、BOD5平均值為10000mg／L和1000mg／L，且含有毒性物質，對微生物有一定的抑制作用。編輯ppt（3）廢水處理工藝及流程：

工藝采用微電解-芬頓氧化進行前期預處理改變原廢水的難生化性及廢水中污染