废水的电化学处理法.ppt

实例：ACF电极电化学氧化法处理水中难降解有机物的研究,难降解有机物难降解有机物是指被微生物分解时速度很慢,分解不彻底的有机物(也包括某些有机物的代谢产物),这类污染物易在生物体内富集,也容易成为水体的潜在污染源。这类污染物包括多环芳烃、卤化烃、杂环类化合物、有机氰化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物。,2、电化学氧化的基本原理,一般地,用电化学氧化法降解废水中的有机物,可分为直接氧化和间接氧化。直接电氧化是指有机污染物在电极表面电子的直接传递或与电极表面上产生的强氧化剂作用,被氧化成毒性较低的或易生物降解的物质,甚至将有机物直接氧化成CO2和H2O等无机物。间接电氧化是利用电化学反应产生的强氧化剂,这些物质传质到本体溶液中,与污染物发生反应使其降解。,3.电解槽,电解槽有二维平板电解槽和三维电解槽。在二维电极电解槽中电极材料的性质和表面结构对降解效果的影响很大，因此电极材料的选择至关重要。三维电解槽是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状电极材料并使装填电极材料表面带电，成为新的一极(第三极)。大大缩短了污染物离子迁移的距离，降低了浓差极化，提高了电流效率。但由于内部电阻的存在,电极电势和电流在整个三维电极体上呈不均匀分布。长期运转后电极容易堵塞,难以使三维电极连续高效正常运转。,五、阳极材料综述,由于有机物的氧化降解多发生在阳极，因此，电极表面化学性质稳定、电化学催化性能优良、电催化性能不易失活、电极的电势窗口宽的阳极材料成为目前研究的重点。尽管为数众多的阳极材料都有氧化有机物的功能，但其处理效果却各有不同。,1、传统电极,传统的电极材料有石墨、铁板、不绣钢、PbO2以及一些贵金属如Pt等。石墨为常用的电极材料，价格低廉，具有优良的导电性能,较好的机械加工性能和稳定性,但机械强度差，更主要的问题是石墨电极对有机物的催化氧化能力差，电流效率低。铁板、不锈钢等导电性能好电解时氧化生成Fe2+，催化羟基自由基形成和生成Fe(OH)2、Fe(OH)3等絮凝剂，以去除水中污染物。但铁板或不锈钢为可溶性电极，电极本身材料消耗量大，成本高，而且向溶液中引入了新的杂质。Pb02析氧过电位高、导电性和耐腐蚀性好、容易制备，但其电催化性能较低，对难氧化分解的有机物的效果也不理想。贵金属Pt,Au等电极稳定、耐腐蚀，催化活性良好，但成本高，且极易被含硫有机物、氧化中间产物、CO等物质毒化而丧失其电催化性能，导致氧化电流效率急剧下降，难以应用于实际工程中。,2、过渡金属涂层钛电极,过渡金属涂层主要包括Ir、Pt、Ru、Rn等金属或合金，它们能与反应物分子作用而形成特征吸附键，活化分子，因而具有较好的催化活性，但造价昂贵。,3、DSA电极（金属氧化物涂层电极）,1963年H.Beer发明了DSA(DimensionallyStableAnodes)电极，即在金属基体(如Ti,Zr,Ta,Nb等)上沉积一层儿微米厚的金属氧化膜的电极，这种电极，因其具有良好的催化活性，迅速得到人们的青睐。而且DSA电极的化学和电化学性质能够随着氧化物膜的材料组成和制备方法而改变,30多年来围绕DSA电极做了许多工作,包括制备方法。但DSA电极的表面化学成分和性质不够稳定，电催化性能易失活，工作寿命不长且成本较高，并会在处理体系中带入微量有毒的金属氧化物，因此限制了其在实际工程中的广泛应用。,4、金刚石膜电极,金刚石膜电极具有很宽的电势窗口、很低的背景电流、很高的化学和电化学稳定性，以及耐腐蚀等性质，这些优异的电化学特性应用于有毒、有害、难生化污染物的电化学处理己成为环境电化学的研究热点。但金刚石薄膜电极的最大缺点是制作工艺复杂,价格昂贵,电催化活性低,表面再造很困难。,5、活性炭纤维电极,活性炭纤维由于具有导电、吸附及催化等综合性能，以它为电极用电化学氧化法来处理有机废水，可通过吸附作用使有机物在其表面富集，而吸附物在电催化氧化作用下可以在吸附过程中进行氧化降解，使吸附表面不断更新,从而实现了吸附、电解脱附过程的连续进行，充分利用了ACF优异的吸附性能和电催化氧化作用，在处理有机废水方面很有发展前途。,结论,研究证实了ACF阳极电氧化法处理水中分子尺寸不同的各类难降解有机物的适宜性和可行性。通过对苯酚降解中间产物的分析测定，初步探讨了ACF阳极电氧化法降解苯酚的机理，证实了以ACF为阳极通电电解时能产生OH。在以ACF为阳极材料用电化学氧化法处理有机物的过程中，吸附和氧化降解起着协同的作用。ACF对有机物的吸附促进了有机物在阳极的电氧化降解，而电氧化作用在分解被吸附的这些有机物的同时，促进了ACF阳极的再生，从而使得ACF的吸附能力得以基本保持。在ACF阳极的电氧化过程中，苯酚和茜素红S的电氧化去除效率分别为86.9%和96.4%，腐殖酸的电氧化矿化效率为58.1%。,结晶紫在活性氯的间接电氧化作用下能够被快速降解。溶液在去色的同时，其中含苯环的小分子物质也能被去除。溶液初始pH值、电流密度、槽电压、支持电解质浓度以及有机物的初始浓度等实验条件对有机物的去除效率都有影响。ACF阳极材料的结构是影响