北京科技大学环境工程课件9.ppt

第9章 电解与氧化 电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。 电解处理废水是指应用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程在阴－阳两极上分别发生氧化或还原反应转化成为无害物质，实现废水净化的方法。 电解法有时是氧化还原、分解、混凝沉淀、气浮综合在一起的处理方法。 该法适用于含油、氰、酚、重金属离子等废水及废水的脱色处理等。 第9章 电解与氧化 9．1 电解槽 L 9．2 电解原理 L 9．3 电解过程影晌因素 L 9．4 电解法在废水处理中的应用 L 9．5 化学氧化 L 9．5．1空气氧化 L 9．5．2臭氧氧化 L 9．5．3湿式氧化 L 9．5．4焚烧 L 9．5．5氯氧化 L 9．6 其他投药化学法 简介 9．6．1还原法 L 9．6．2化学沉淀法 L 9．1电解槽 用于废水处理的电解槽按槽内水流情况，可分为回流式和翻腾式两种。 回流式电解槽 L 水流方向：电极板与进水方向垂直，水流沿着极板往返流动。 优点：水流路线长，接触时间长，死角少，离子扩散与对流能力好，电解槽的利用率高，阳极钝化现象也较为缓慢。 缺点：更换极板比较困难。L 回流式电解槽简图 翻腾式电解槽： 水流方向：槽内水流方向与极板面平行，水流沿着极板作上下翻腾流动。 优点：电极板利用率高，排空清洗、更换极板都很方便。 极板分组悬挂于槽中，极板在电解消耗过程中不会引起变形，可避免极板与极板、极板与槽壁互相接触，从而减少了漏电。 实际生产中采用这种电解槽较多。 翻腾式电解槽简图 9．2电解原理 根据污染物被在电解过程中被除去的机理，电解过程可分为四种： 电极表面处理过程 电解凝聚处理过程 电解气浮过程 电解氧化还原过程 （1）电极表面处理过程 电极表面处理过程是指污染物的处理是在电极的表面发生的。废水中的溶解性污染物通过阳极氧化或阴极还原后，生成不可溶的沉淀物或从有毒的化合物变成无毒的物质。 如氰离子在石墨阳极上发生电解氧化反应： CN－＋2OH－－2e ? CNO－ ＋H2O CNO－＋2H2O ? NH4＋＋CO32－ 2CNO－＋4OH－－6e ? 2CO2＋N2＋2H2O （1）电极表面处理过程 又如重金属离子可发生电解还原反应，在阴极上发生重金属沉积过程： Zn2＋＋2e ? Zn Cu2+＋2e ? Cu （2）电解凝聚处理过程 铁或铝制金属阳极由于电解反应，形成氢氧化铁或氢氧化铝等不溶于水的金属氢氧化物活性凝聚体。 Fe－2e ? Fe2+ Fe2++2OH－ ? Fe(OH)2 氢氧化亚铁对废水中的污染物进行凝聚，使废水得到净化。 （3）电解浮选 废水在电解时，水被电解产生H2和O2，废水中的有机物和氯化物电解氧化也会析出CO2、Cl2等气体。这些气体会以微小气泡（60μm）的形式析出，这些气泡可以可以和废水中疏水的颗粒作用而产生气浮过程。 （4）电解氧化还原过程 利用电极在电解过程中生成的氧化或还原产物，与废水中的污染物发生化学反应，产生沉淀物以去除污染物。 如利用铁板阳极对含六价铬化合物的废水进行处理时，铁板阳极在电解过程中产生亚铁离子，亚铁离子作为强还原剂，可将废水中的六价铬离子还原为三价铬。 Fe – 2e ? Fe2＋ 6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋ ? 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 3Fe2＋＋CrO42－＋8H＋ ? Cr3＋＋3Fe3＋＋4H2O 同时在阴极上，除氢离子放电生成氢气外，六价铬离子直接还原为三价铬离子。 2H+＋2e ? H2 Cr2O72－＋ l4H＋ ＋ 6e? 2Cr3＋＋7H2O CrO42－ ＋8H＋ ＋3e? Cr3+＋4H2O 随着电解过程的进行，大量氢离子被消耗，使废水中剩下大量氢氧根离子，生成氢氧化铬等沉淀物。 Cr3＋＋3OH＋ ? Cr(OH)3 9．3电解过程影晌因素 （1）电极材料 电极材料的选用甚为重要，选择不当能使电解效率降低，电能消耗增加。 常用的电极材料有铁、铝、石墨、碳等。电解浮选用的阳极可采用氧化钛、氧化铅等。电解凝聚用的溶解性阳极常选用铁。 9．3电解过程影晌因素 (2)槽电压 电能消耗与电压有关，槽电压取决于废水的电阻率和极板间距。 一般废水电阻率控制在12OO?·cm以下，对于导电性差的废水要投加食盐，以改善其导电性能。投加食盐后，电压降低，电能消耗减少。 极板间距影响电能耗量和电解时间。间距过大，电解时间、槽电压和电耗都增加，影响处理效果。 9．3电解过程影晌因素 (3)电流密度 电流密度即单位极板面积上通过的电流数量，以A/0.lm2表示，所需的阳极电流密度随废水浓度而异。 废水中污染物浓度大时，可适当提高电流密度；废水中污染物浓度小时，可适当降低电流密度。 当废水浓度一定时，电流密度越大，则电压越高，处理