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三维电解处理废水 水水水水水水水水 化研15李牟 三维电解 引言三维电解机理相关理论技术三相三维电解反应器技术展望 引言 传统的平板二维电极面体比较小 单位槽体处理量小 电流效率低 尤其是在电导率低时 在实践中难以有突破性进展 针对传统二维电极这一缺陷 在20世纪60年代末期Backhurst提出了三维电极 三元电极的概念 在70 80年代电化学反应器三维化开始引人注目并首先应用于分析领域 而当时研究三相流化床 滴流床 Tricklebed 等气 液 固系电解槽颇为活跃 到了90年代覃奇贤 熊英健等开始探讨三维电极在水处理中的应用 到了21世纪之后申哲民 曹莹等人开始大范围使用三维电极法处理污水 在国外 用三维电极处理有机废水的研究非常多 三维电极能够增加电解槽的面体比 提高电流效率和处理能力 还易于实现连续操作 可以在不同电流密度下进行操作 三维电极法的另一个特点是不使用或较少量使用化学药品 后处理简单 占地面积小 处理能力大 管理方便等 三维电解 一般认为电解产生的H2O2和 OH在降解污染物过程中发挥最主要的作用 当阴极上通过电解产生或外界提供的O2时发生还原产生H2O2 反应过程如下 酸性条件下 O2 2H 2e H2O2碱性条件下 O2 H2O 2e HO2 OH HO2 H2O H2O2 OH 三维电解 当体系中存在金属催化剂时 会产生 OH Mred为还原态的金属催化剂 Mox表示氧化态 酸性条件下 Mred H2O2 H Mox OH H2O碱性条件下 Mred H2O2 Mox OH OH 1 相关理论技术 强氧化剂 标准氧化还原电位为2 8eV 羟基与水溶有机物反应 1羟基加成2羟基夺氢反应3羟基电子转移羟基与金属离子反应 1羟基加成2羟基电子转移 相关理论技术 2 电芬顿 在酸性溶液中 在电极上通直流电时 首先O2在阴极通过还原反应产生H2O2 H2O2与溶液中的Fe2 生成 OH和Fe3 Fe3 可以在阴极上被还原再生成Fe2 那么问题来了 Fe2 哪来的 以Fe作为阳极 Fe2 可以直接由阳极氧化溶解产生 3氢氧化铁 絮凝剂氢氧化铁胶体是一种很好的絮凝剂 可以絮凝一些可容性有机物和金属离子 形成更大的分子 在重力作用下形成沉淀 4微生物采用固定化技术 将微生物固定在电极表面 进行通电培养 形成能与电化学共同氧化有机物的菌胶团 相关理论技术 三相三维电化学反应器 技术展望 三维电极的研究虽然已经开展30多年 在基础理论研究方面 其宏观理论也达成一些共识 但在微观即在原子 分子水平上的研究仍待深入 尤其关于电极表面实际反应历程 反应动力学 热力学均缺乏深入研究 这就需要从各方面进行一系列的研究 1紧凑的床体结构2优化各项操作参数3改进填料4电源方式实际应用中为了使三维电解法在废水处理领域中得到广泛应用与发展 电解反应
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