电化学水处理技术是指在外加电场的作用下,在特定的电化学反应器内,通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程,产生大量的自由基,利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的过程。电化学方法具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等特点。近年来,电化学水处理技术在环境污染治理方两越来越受到人们的重视,特别是在废水扫生物难降解有机物去除方面,水处理工作者进于了大量研究,并对其电化学降解过程提出了多种机理。电化学技术从方法和原理上可以分为电沉积法、电化学氧化法、电化学还原法、电凝聚法、电吸附法和电渗析法等。
1 电沉积法
电沉积法利用电解液中不同金属组分的电势差,使自由态或结合态溶解性金属在阴极析出的过程。如金属阳离子的直接还原:Mn++ne-→M。适宜的电势是电沉积发生关键。无论金属处于何种状态,均可根据溶液中离子活度的大小,由Nersnt方程确定电势高低,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。
2 电化学氧化法
电化学氧化分为直接电化学氧化法和间接电化学氧化法两种。直接电化学氧化是通过阳极氧化使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质。间接阳极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,使被处理污染物发生氧化,最终达到氧化降解污染物的目的。如在阳极生成寿命短、氧化性极强的eHOH2OO2等自由基,这些自由基有很强的氧化性,可以直接氧化污染物。可用于处理苯酚、苯胺类、醛类及氰化物。为加速HO·的生成,可采用铁阳极产生Fe2+,发生Fenton反应HO,同时生成的Fe3+水解生成絮状Fe(OH)3产生絮凝作用。
3 电化学还原法
电化学还原即通过发生阴极还原可处理多种环境污染物,如金属离子、含氧有机物、二氧化硫等,可分为阴极直接还原和阴极间接还原。有机基,这些自由基有很强的氧化性,可以直接氧化污染物。可用于处理苯酚、苯胺类、醛类及氰化物困。为加速HO·的生成,可采用铁阳极产生物直接电化学还原可使多种含氯有机物转变成低毒性物质,提高污染物生物可降解性,如:R-Cl+H-+2e→R-H+CI-;间接阴极还原是利用电化学反应生成的一些氧化还原物质将污染物还原去除。如二氧化硫的间接电化学还原可转化为硫:SO2+4Cr2++4H-→S+4Cr3++2H2O Cr2+,同时金属离于在阴极还原,可回收有价值金属物质,如甲沉积回收金属就是一种直接阴极还原过程。
4 电凝聚法
电凝聚也叫电浮选,在外电压作用下利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子,再通过电解装置的电极反应生成Fe2+Fe3+或A13+,再凝聚成Fe(OH)2Fe(OH)3Al(0H)3。同时阴极上析出大量氢气微气泡,与絮体粘附在一起上浮吸附系统中直径很小的污染物,达到对污染物的分离和浓缩。电凝聚法处理废水机理的理解是当在铁电极上通直流电时,发生如下电极反应: 阳极(氧化);Fe+2e-→Fe2+,Fe+3e-→Fe3+; 阴极(还原):2H2O+2e→H2+20H-
总电极反应:Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2Fe+10H2O十O2→4Fe(OH)3+4H2
该研究者认为电极产生Fe(II)和Fe(III)生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体,废水中的有机和无机污染物(如重金属离子、悬浮物等)被吸附到Fe(OH) 2和Fe(OH) 3絮体上发生沉淀;阴极产生H:可进行电气浮,都可去除废水中的污染物。
5 电吸附法
利用电极作为吸附表面,像传统吸附过程一样进行化学物质的回收。它可以用来分离水中低浓度的有机物和其他物质。为了维持较高的吸附特性,一般采用大比表面积的吸附电极。
3.6 电渗析法
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人另一种溶液中,达到对离子化污染物的分离和浓缩。利用电渗析处理金属离子时并不能直接回收到固体金属,但能得到浓缩的盐溶液,并使出水水质得到明显改善。
近几年来,电化学复合技术(将电化学技术与其它技术相结合协同降解有机废水的研究,提高电化学技术处理废水的效率,拓宽了电化学技术的应用范围。