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钛阳极电化学水处理技术及其优点
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钛阳极电化学水处理技术及其优点

发布时间 :2020-10-12 18:20:35 浏览次数 :

一、钛阳极电化学水处理技术

钛阳极电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化,即直接电解和间接电解。

1)直接电解:直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质,甚至发生有机物无机化,从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除,主要用于卤代烃的还原脱卤和重钛的回收。

2)间接电解:间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂,使污染物转化成毒性更小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程(媒介电化学氧化)是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质,如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、h2o2和o3等氧化有机物的过程,还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体。

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二、电化学水处理技术的优点

1)过程中产生的自由基可以直接与废水中的有机污染物反应,将其降解为二氧化碳、水和简单有机物, 没有或很少产生二次污染,是一种环境友好技术(environm ent friendly technology);

2)能量效率高, 电化学过程一般在常温常压下就可进行;

3)电化学方法既可以单独使用, 又可以与其他处理方法结合使用,如作为前处理方法, 可以提高废水的生物降解性;

4)电解设备及其操作一般比较简单, 费用较低。另外根据具体的使用方法还可分为:

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1、电凝聚电气浮法。在外电压作用下,可溶性阳极(铁或铝)被氧化产生大量阳离子继而形成胶体使废水中的污物凝聚,同时在阴极上产生的大量氢气形成微气泡与絮粒粘附在一起上浮,这种方法称为电凝聚电气浮。在电凝聚中,常常用钛铝做阳极材料。

2、电沉积法。利用电解液中不同钛的电势差,使自由态或结合态的溶解性钛在阴极析出。适宜的电势是电沉积发生的关键。无论钛处于何种状态,均可根据溶液中离子活度的大小,由能斯特方程确定电势的高低,同时溶液组成、温度、超电势和电极材料等也会影响电沉积过程。

3、电化学氧化。电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种,属于阳极过程。直接氧化是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质;间接氧化则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应,使被处理污染物氧化,终转化为无害物质。对于阳极直接氧化而言,如反应物浓度过低会导致电化学表面反应受传质步骤限制;对于间接氧化,则不存在这种限制。在直接或间接氧化过程中,一般都伴有析出h2 或o2 的副反应,但通过电极材料的选择和电势控制可使副反应得到抑制。

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4、光电化学氧化。通过半导体材料吸收可见光和紫外光的能量,产生“电子-空穴”对,并储存多余的能量,使得半导体粒子能够克服热动力学反应的屏障,作为催化剂使用,进行一些催化反应。

5、电渗析。依靠在电场作用下选择性透过膜的独特功能,使离子从一种溶液进入另一种溶液中,达到对离子化污染物的分离和浓缩。利用电渗析处理钛离子时并不能直接回收到固体钛,但能得到浓缩的盐溶液,并使出水水质得到明显改善。

6、电化学膜分离。利用膜两侧的电势差进行的分离过程。常用于气态污染物的分离。

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