催化內(nèi)電解(楊凱)

第章：電解及催化內(nèi)電解4學(xué)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(jìn)及應(yīng)用編輯ppt4.1（1）電解的基本原理

電解——電解質(zhì)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(yīng)和還原反應(yīng)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(zhuǎn)化成無毒的物質(zhì)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(xué)反應(yīng)，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(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)及懸浮雜質(zhì)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(jìn)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(jìn)

目前電解法的發(fā)展已經(jīng)相對完善，電極在該技術(shù)中起著關(guān)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(zhì)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(xué)勢窗，與其他電極材料相比，具有更好的化學(xué)、物理性能，表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用優(yōu)勢。編輯pptBDD薄膜電極在污水處理方面的應(yīng)用：①難降解焦化水的處理②難降解酚類物質(zhì)的處理③農(nóng)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(dǎo)電性能良好、電化學(xué)特性穩(wěn)定等特點，適于用作電解反應(yīng)器的電極。編輯ppt（ACF)電極在污水處理方面的應(yīng)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(nèi)電解編輯ppt通(1)內(nèi)電解及催化內(nèi)電解原理(2)催化內(nèi)電解處理廢水原理(3)影響催化內(nèi)電解效果的因素(4)催化內(nèi)電解具體工藝的應(yīng)用催化內(nèi)電解編輯ppt通4.2（1）內(nèi)電解及催化內(nèi)電解原理內(nèi)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(dāng)浸沒在導(dǎo)電介質(zhì)中時，便形成原電池。編輯ppt通原電池原理圖酸性溶液中；當(dāng)鐵和銅沒有外在導(dǎo)體連接時。編輯ppt通編輯ppt通酸性溶液中；當(dāng)鐵和銅有外在導(dǎo)體連接時。原電池原理圖編輯ppt通

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

當(dāng)有氧存在時（堿性條件下），陰極反應(yīng)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(nèi)電解：

在內(nèi)電解的基礎(chǔ)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(nèi)電解發(fā)展的三個階段1鐵—碳2鐵—銅3鐵—鐵鍍銅構(gòu)成無數(shù)微小原電池，對廢水進(jìn)行處理。增大電位差，使得難生化，含苯環(huán)、雙鍵物質(zhì)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(nèi)電解處理廢水的原理催化內(nèi)電解法處理廢水主要有兩種目的：（1）利用內(nèi)電解法直接降解廢水中的物質(zhì)，使廢水達(dá)標(biāo)排放；（2）是對那些生物難降解的物質(zhì)，利用催化內(nèi)電解法進(jìn)行預(yù)處理，提高廢水的可生化性，為后續(xù)處理做準(zhǔn)備。編輯ppt反催化內(nèi)電解反應(yīng)機理（1）還原作用單質(zhì)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(yīng)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(xué)附集作用當(dāng)鐵與碳或其他雜質(zhì)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(xì)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(nèi)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(zhì)或者電解質(zhì)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(zhì)。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(jìn)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(zhì)，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(nèi)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(nèi)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(jié)一體化的催化內(nèi)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(yīng)，更多的表現(xiàn)為碳的吸附作用。（4）pH值：催化內(nèi)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(jié)：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(jié)。改進(jìn)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(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出蜂窩狀構(gòu)架，將鐵和碳固定分開，這種構(gòu)架可以有效地防止板結(jié)。編輯ppt通（2）改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(yīng)材料和催化劑混合均勻放入框架里，反應(yīng)一段時間后，取出清理，然后在進(jìn)行反應(yīng)。編輯ppt改用填料塔

定期對填料進(jìn)行反沖洗可以防止板結(jié)；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(nèi)電解具體工藝的應(yīng)用

催化內(nèi)電解工藝作為物化預(yù)處理方法，無論在試驗研究還是在生產(chǎn)實踐的應(yīng)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(yīng)用的行業(yè)編輯ppt催化內(nèi)電解與其他工藝的聯(lián)用(1)

微波耦合超聲催化內(nèi)電解法處理廢水工藝(2)Fe/Cu催化內(nèi)電解-Fenton法聯(lián)合處理廢水（介紹）(3)催化鐵內(nèi)電解-懸浮填料CASS工藝處理化工廢水(4)催化鐵內(nèi)電解-生物膜法處理化工廢水(5)光催化氧化與內(nèi)電解法聯(lián)合處理有機染料廢水(6)內(nèi)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(nèi)電解-Fenton法聯(lián)合）（1）工程簡介：

江蘇某醫(yī)藥化工廠主導(dǎo)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?；⑺獾冗^程中產(chǎn)生的多股工藝水與設(shè)備沖洗的廢水。（2）水質(zhì)、水量：廢水量600m3/d；水質(zhì)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(zhì)，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(jìn)行前期預(yù)處理改變原廢水的難生化性及廢水中污染