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(shù) _ 題目：電催化高級氧化法的基本原理及應(yīng)用姓名：_ 指導(dǎo)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(dāng)前該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，如造紙廠廢水、電鍍廢水、有機(jī)廢水等。關(guān)鍵詞 ：電催化；高級氧化；廢水處理一、引言隨著廢水處理技術(shù)的發(fā)展和完善，成分簡單、生物降解性好的有機(jī)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(jī)污染物最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法1。然而多數(shù)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(biāo)準(zhǔn)越來越高，因此迫切需要研究廢水處理新方法和新技術(shù)。二、電催化處理廢水基本原理電催化氧化技術(shù)是 aop 技術(shù)的

2、一種 , 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(guān)注2-5。 所謂電化學(xué)水處理技術(shù)就是利用外加電場作用, 在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi) , 通過一系列設(shè)計(jì)的化學(xué)反應(yīng)、電催化過程或物理過程, 達(dá)到預(yù)期的去除廢水中污染物或回收有用物質(zhì)的目的6。電催化法處理廢水應(yīng)用起始于20 世紀(jì)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(xué)法才被真正地用于廢水處理過程。近年來， 由于電化學(xué)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(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展，引起人們對這一方法的廣泛關(guān)注8-11。電催化方法被稱為 “ 環(huán)境友好 ” 工

3、藝，以其多種優(yōu)勢有著其它方法所不能比擬的特點(diǎn)：（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(chǎn)生二次污染，可給廢水回用創(chuàng)造條件；（2）能量效率高，反應(yīng)條件溫和，一般在常溫常壓下即可進(jìn)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(dá)到去除細(xì)菌的效果，可以使處理水的保存時(shí)間持久；（4）反應(yīng)裝置簡單，工藝靈活，可控制性強(qiáng)，易于自動(dòng)化，費(fèi)用不高。電催化氧化的機(jī)理主要是自由基反應(yīng)。在電催化條件下, 反應(yīng)體系中將產(chǎn)生多種強(qiáng)氧化性物質(zhì) ,其中 oh 的產(chǎn)生量是最多的 , 而反應(yīng)過程中產(chǎn)生的活性中間體h2o2 則是形成自由基的重要引發(fā)劑。有機(jī)物(r)在 oh

4、作用下 , 發(fā)生快速氧化反應(yīng)及自由基鏈反應(yīng) ,從而達(dá)到去除的目的。但是若h2o2濃度過高時(shí) , 過量的h2o2也會(huì)消耗 oh12- 13。此外, 溶液中過量的 h2o2也會(huì)與 oh 反應(yīng)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(yīng)用現(xiàn)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(dāng)回收終點(diǎn)黑液 ph 值為9時(shí)， na+回收率為 50%，陽極液中含 na+50007000mg/l，可直接回用于生產(chǎn)。 davy 等提出了電催化與傳統(tǒng)堿回收系統(tǒng)相結(jié)合的生產(chǎn)流程，處理稀黑液得到堿和木質(zhì)素。 國家海

5、洋局杭州水處理中心利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(zhì)量濃度為 8.87 g/l，堿回收率達(dá) 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(chǎn)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(dá)到90%以上，基本達(dá)到了循化使用，廢水處理成本0.3 kwh/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(zhì)，既造成資源浪費(fèi)又嚴(yán)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(shí)現(xiàn)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(chǎn)的具有特殊性能的離子交換膜電滲析裝置，實(shí)現(xiàn)了鍍鎳廢水的閉路循環(huán)。徐傳寧等17用電滲析技術(shù)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(dá)到國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。3.4 醫(yī)藥廢水處理制藥廠廢水中含有大量的有機(jī)物及許多有價(jià)值的物質(zhì)，氨基酸就是其中的一種。目前國內(nèi)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(shí)這部分氨基酸就作為廢液排放掉，造成資源的浪費(fèi)。采用電滲析來處理制藥廠酸性氨基酸廢水，廢水氨基酸和cod 脫除率均

7、可達(dá) 80%，低濃淺色廢水經(jīng)一級處理即可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，濃縮水中氨基酸的濃度是淡水中的 20 倍，同時(shí)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(zhì), 是我國環(huán)境保護(hù)中優(yōu)先控制的52種有害物質(zhì)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(yīng)器對模擬硝基苯廢水進(jìn)行預(yù)處理 , 使生物難降解的硝基苯轉(zhuǎn)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(shù)中主要因素對硝基苯去除率的影響規(guī)律。3.6 苯酚廢水處理酚類化合物作為有機(jī)化學(xué)工業(yè)的

8、基本原料, 廣泛應(yīng)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(dāng)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(jìn)而威脅人類健康 , 因此對含酚工業(yè)廢水的排放必須有嚴(yán)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(zhì) (na2so4) 濃度、 負(fù)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(jìn)行電化學(xué)處理, 利用高效液相色譜儀對其處理效果進(jìn)行了分析研究, 結(jié)果表明 : 支持電解質(zhì) (na2so4)濃度為 20.0 g/l 、 負(fù)載電壓為 5.5 v、 ph 值為8.0 是

9、處理苯酚模擬廢水的最佳條件。最后對苯酚的降解機(jī)理進(jìn)行了初步探討。四、結(jié)語電催化高級氧化技術(shù)是近年來新興的水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的水處理方法相比，高級氧化技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、氧化過程無選擇性、反應(yīng)徹底、無二次污染、可連續(xù)操作及占地面積小等優(yōu)點(diǎn)， 對高濃度、難降解有機(jī)物廢水的處理具有極大的應(yīng)用價(jià)值。為此，電催化高級氧化技術(shù)給成分復(fù)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(shù)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(shù)對設(shè)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(shù)的研究與應(yīng)用， 不僅對解決我國高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理效果差和出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問題具

10、有現(xiàn)實(shí)意義，而且對發(fā)展我國環(huán)境保護(hù)行業(yè)的高新技術(shù)具有更加深遠(yuǎn)的意義。五、參考文獻(xiàn)1 tingchi hsu, chihsheng chiang. activated sludge treatment of dispersed dye factory wastewaterj. journal of environmental science & health part a environmental science & engineering & toxicology, 1997, 32(7):1921-1932. 2 gandini d, mah e, michaud

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