淺談在廢水處理中電解催化氧化法技術(shù)的應(yīng)用

鄧偉興

（惠州市昌融環(huán)境科技有限公司 廣東 惠州 516000）

摘 要：隨著工業(yè)廢水回用率的提高，工業(yè)廢水的殺菌消毒是急需解決的問(wèn)題，作為一種環(huán)保型水處理技術(shù)，電解法廣泛應(yīng)用于各種水處理中，電解法在殺菌消毒方面相關(guān)研究將逐漸成為熱點(diǎn)。本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，將對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：廢水處理；電解催化氧化法；技術(shù)應(yīng)用；資源回收

近年來(lái)，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展空間，與此同時(shí)，隨著合成化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，高濃度有機(jī)廢水處理問(wèn)題凸顯，在當(dāng)今環(huán)保形勢(shì)日趨緊張的情況下，針對(duì)高濃度有機(jī)廢水的有效處理技術(shù)發(fā)展迅速。電解催化氧化法是一種高級(jí)氧化技術(shù)，通常是指在常溫常壓下有催化活性的電極通過(guò)電極反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生氧化中間物，去除污染物的一類方法。

一、電催化氧化法原理

電催化氧化法是指有機(jī)污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生強(qiáng)氧化活性物質(zhì)使污染物產(chǎn)生氧化還原轉(zhuǎn)化。它包括直接氧化法和間接氧化法。直接氧化是由于水分子在陽(yáng)極表面放電產(chǎn)生HO？自由基，HO？自由基對(duì)被吸附在陽(yáng)極上的有機(jī)物的親電離子進(jìn)攻而發(fā)生氧化反應(yīng)。陽(yáng)極氧化生成的鋁離子或鐵離子，再經(jīng)水解反應(yīng)形成的氫氧化鋁或氫氧化鐵、氫氧化亞鐵微絮凝體可起凝聚作用以吸附水中的污染物。

典型電極反應(yīng)：

陽(yáng)極氧化Al→Al3++3e或Fe→Fe2++2e

（Fe→Fe3++3e）

陰極還原2H2O+2e-→H2↑+2OH-間接氧化是在電解過(guò)程中通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑，如次氯酸鹽、芬頓試劑氧化態(tài)金屬離子等，這些氧化劑具有極強(qiáng)的氧化性，污染物在溶液中被這些氧化劑氧化為水和二氧化碳。

典型的電極反應(yīng)：

陽(yáng)極Cl-+2OH-→OCl-+H2O+2e-

4OH-→2H2O+O2↑+4e-陰極2H2O+2e-→H2↑+2OH-電解氧化廢水處理技術(shù)適應(yīng)能力強(qiáng)、處理效果好、操作簡(jiǎn)便。隨著不溶性電極的出現(xiàn)，更為電解氧化技術(shù)處理含難降解物質(zhì)的廢水提供了新的可能性。

二、電催氧化法在廢水處理中的應(yīng)用

2.1電解法處理含鉻廢水

鉻是一種用途很廣的重金屬，在工業(yè)廢水中主要以Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）的形式存在，具有較強(qiáng)的毒性，尤其是Cr（Ⅵ），其毒性為Cr（Ⅲ）的100倍，含鉻廢水主要來(lái)源于金屬礦山、有色冶金、制革、印染和電鍍等行業(yè)。

某公司電鍍廢水處理裝置由電解槽、斜板沉淀槽、過(guò)濾器和電控箱等組成，去除Cr（Ⅵ）采用可溶性鐵作為陽(yáng)極，在直流電作用下，陽(yáng)極析出亞鐵離子，在酸性條件下，將Cr（Ⅵ）還原成Cr（Ⅲ），當(dāng)極板之間達(dá)到一定電壓時(shí)，陽(yáng)極析出氧氣，陰極附近形成氫氧化鐵，在弱酸和中性介質(zhì)中繼續(xù)還原Cr（Ⅵ），生成氫氧化合物而沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾后排放，達(dá)到治理之目的，確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。某廠含鉻廢水主要來(lái)自酸洗及電鍍車間，其最高ρ[Cr（Ⅵ）]為60mg/L。采用間歇式處理方法，對(duì)該廠含鉻廢水進(jìn)行了電解法模擬試驗(yàn)，工藝流程見(jiàn)圖1。

結(jié)果顯示，隨著電解過(guò)程的進(jìn)行，電解槽的電壓基本不變，而電流則有所減?。óa(chǎn)生的氫氧化物增加了電阻值）；pH由小到大（水溶液由酸性逐漸過(guò)渡到了堿性），鉻含量降低較快，電解1h后即達(dá)到了廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，處理效果明顯。采用電解還原方法進(jìn)行模擬工業(yè)含鉻廢水的處理，以普通鐵板作陰陽(yáng)極，在實(shí)驗(yàn)最佳條件下，廢水初始ρ[Cr（Ⅵ）]為0.6g/L，pH=3，加入1.2g硫酸亞鐵，反應(yīng)40min，換極周期10min，電流密度為8.5A/dm2，去除率為94%。采用鐵屑內(nèi)電解法處理Cr（Ⅵ），對(duì)去除率影響因素停留時(shí)間、pH、鐵碳比和鐵屑粒徑等進(jìn)行了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，用鐵屑內(nèi)電解+斜管沉淀池+微孔過(guò)濾機(jī)處理電鍍含鉻廢水，Cr（Ⅵ）的去除率達(dá)到99.6%以上。

2.2電解法處理城市生活垃圾滲濾液

垃圾的衛(wèi)生填埋是我國(guó)城市垃圾的主要處理方式之一，由此而產(chǎn)生的垃圾滲濾液的處理一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點(diǎn)，有機(jī)物含量高，氨氮含量高，成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等，對(duì)填埋場(chǎng)周圍的地表水、地下水構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)電解法處理城市生活垃圾滲濾液進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)果證明在弱堿性條件下，化學(xué)需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）的去除率分別達(dá)到88%和100%，色度去除率達(dá)到98%，電流效率達(dá)到84%以上，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性條件下的電解反應(yīng)都不利于對(duì)COD和NH3-N的去除。研究發(fā)現(xiàn)，在電導(dǎo)率相同，時(shí)間相同的條件下，隨著氯離子濃度的增加COD濃度減小，氯離子的存在強(qiáng)化了有機(jī)物的降解效果。用電解法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果表明，電流密度較大時(shí)，電解效果較好。電流密度為5.0A/dm2，電解5h為宜，此時(shí)COD去除50%，氨氮去除100%，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖見(jiàn)圖2。

2.3電解法處理化纖漿粕黑液

用活性炭纖維ACF電極法和酸析、凝聚處理加電極組合方法，對(duì)造紙黑液進(jìn)行處理。結(jié)果表明，電極法處理造紙黑液，CODCr、色度

去除率分別達(dá)到64.25%和94.00%。采用電解法對(duì)化纖漿粕黑液進(jìn)行處理，其工藝流程如圖3所示。結(jié)果表明，電解法作為化纖漿粕黑液處理的前段工藝，可降低CODCr負(fù)荷，是化纖漿粕黑液脫色的有效方法，當(dāng)進(jìn)水化學(xué)需氧量ρ（CODCr）為2～4g/L時(shí)，CODCr去除率平均為45%，脫色率平均為68%。最佳參數(shù)是進(jìn)水pH的范圍為8～10，最佳電解t為10min，脈沖頻率為7～9kHz，電流密度為4A/m2，極距為15mm，極板δ為3mm。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，合理開(kāi)發(fā)利用水資源是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。電解催化氧化技術(shù)在工業(yè)廢水的推廣使用，既能減少自來(lái)水的消耗，又能減少污水排放量，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)意義。

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