電化學(xué)數(shù)字高壓脈沖調(diào)頻電凝機(jī)處理原理。電化學(xué)數(shù)字高壓脈沖調(diào)頻電凝機(jī)處理污水過程產(chǎn)生五種作用:電解氧化、電解還原、電絮凝、電氣浮和電Fenton反應(yīng)。
(1)電解氧化
電解中的氧化作用分為直接氧化和間接氧化。
直接氧化,即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化,如含氰廢水在反應(yīng)器中陽極發(fā)生電解氧化反應(yīng),首先是氰離子被氧化成氰酸根離子,然后水解生成氨和碳酸根離子,同時氰酸根離子繼續(xù)電解,被氧化為二氧化碳和氮?dú)?。反?yīng)如下:
CN++2OH--2e → CNO-+H2O 2CNO-+4OH--6e → 2CO2↑+N2↑+2H2O
CNO-+2H2O → NH4++ CO32-(破氰反應(yīng))
間接氧化,是利用某些陽極反應(yīng)產(chǎn)物(如C,OCl,O2,H2O2)等間接地破壞污染物。如除酚:氯離子在陽極放電生成分子氯,然后水解生成次氯酸,再利用電極過程二次反應(yīng)生成的氯和次氯酸的氧化力將酚分解脫除。
(2)電解還原反應(yīng)
陰極在適當(dāng)?shù)碾姌O和外加電壓作用下,當(dāng)條件(平均電流、頻率)恰當(dāng)時,通過陰極的直接還原作用降解有機(jī)物的過程。如還原脫鹵。水在陰極表面放電生成吸附態(tài)氫原子與吸附在陰極表面的鹵代烴分子發(fā)生取代反應(yīng),使其脫鹵。此技術(shù)意義在于減小有機(jī)物毒性,提高可生化性,有利于進(jìn)一步生化處理。
間接還原,陰極在適當(dāng)?shù)碾姌O和外加電壓作用下,電解出氫,在高壓電場的作用下,會在水中形成游離氫,游離氫是最強(qiáng)的還原劑。間接還原反應(yīng)可以把直接還原反應(yīng)剩下來的金屬離子還原成金屬單質(zhì),進(jìn)一步除去污染物,提高處理效益。鐵極板上電解出的亞鐵離子,對六價鉻也具有很好的還原作用。
陽極反應(yīng):
Fe2+是強(qiáng)還原劑,在酸性條件下將廢水中六價鉻還原為Cr3+。
反應(yīng)如下:
Fe → Fe2++2e
Cr2O72-+6Fe2++14H+ → 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42-+3Fe2++8H+ → Cr3++3Fe3++4H2O
陰極反應(yīng):
H+直接還原六價鉻。
CrO42-+6e+14H+ → 2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+ → Cr3++4H2O
(3)電絮凝
可溶性陽極例如鐵、鋁等陽極,在電源作用下,陽極失去電子后,形成金屬陽離子Fe2+、Al3+,與溶液中的OH-成金屬氫氧化物膠體絮凝劑,吸附能力極強(qiáng),將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除。
(4)電氣浮
電解氣浮是對廢水進(jìn)行電解當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時,在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。(2H2O → O2 +4H++4e 2H2O+2e → H2+2OH-)氣泡小,分散度高,作為載體粘附水中的懸浮物而上浮,容易將污染物質(zhì)去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物,也可以去除親水性污染物。電解產(chǎn)生的氣泡粒徑很小,氫氣泡約為10~30μm,氧氣泡約為20~60μm;而加壓溶氣氣浮時產(chǎn)生的氣泡粒徑為100~150μm,機(jī)械攪拌時產(chǎn)生的氣泡直徑為800~1000μm。由此可見,電解產(chǎn)生的氣泡捕獲雜質(zhì)微粒的能力比后兩者為高,出水水質(zhì)自然較好。此外電解產(chǎn)生的氣泡,在20℃的平均密度為0.5g/L;而一般空氣泡得平均密度為1.2 g/L。可見,前者的浮載能力比后者大一倍多。
(5)電Fenton反應(yīng)
極板采用特殊的碳合金,使陰極產(chǎn)生更多的雙氧水,在酸性條件下與陽極析出的亞鐵離子發(fā)生Fenton反應(yīng),生成強(qiáng)氧化性的自由羥基,無選擇的氧化污染物。電Fenton反應(yīng)如下所示:
O2+2H++2e → H2O2 Fe2++H2O2+H+ → Fe3++H2O+•OH
•OH+RH(有機(jī)物) → R+H2O (降COD反應(yīng))
Fe3++e → Fe2+(可逆反應(yīng))
電Fenton方法相對于傳統(tǒng)化學(xué)Fenton的優(yōu)勢:H2O2可以電解產(chǎn)生,省去了添加H2O2的麻煩,同時避免了H2O2儲存與運(yùn)輸中潛在的危險性。亞鐵離子可由陽極產(chǎn)生,由陰極再生,無需額外添加鐵鹽。