更新时间:2022-08-25 14:08
电解处理法是将电能转化成化学能使电解槽内电极附近产生氧化还原反应,从而使废水得以净化的过程。这种水处理法包括电极表面上的电化学作用、间接氧化和间接还原作用(利用电极附近产生的化学产物与水中物质发生化学反应)、电浮选作用(利用电解过程中产生的微小气泡的上浮)、电絮凝作用(利用铁、铝电极的溶解离子产生絮凝剂)等。电解法处理的优点是:使用低压直流电源,不耗费大量化学药剂,操作简易,管理方便,占地面积小。缺点是:处理大量废水时耗电,耗电极金属量较大,分离的沉淀物不易处理利用等。主要用于处理含铬、含氰废水,去除水中油、悬浮物、重金属离子及水的脱色处理等。
废水中的简单氰化物和配合氰化物通过电解,在阳极和阴极上产生化学反应,把氰电解氧化为二氧化碳和氮气。利用这一原理可有效去除废水中的氰污染。
(1)在阳极产生的化学反应
对简单氰化物,第一阶段的反应是:
CN-+2OH--2e→CNO-+H2O
反应进行得很剧烈,接着发生第二阶段的两个反应:
2CNO-+4OH--6e→2CO2↑+N2↑+2H2O
CNO-+2H2O→NH4++3CN-
电解过程中,产生一部分铵。
对配位氰化物,反应过程如下:(这里以铜为例)
Cu(CN)32-+6OH--6e→Cu++3CNO-+3H2O
Cu(CN)32-→Cu++3CN-
在电解的介质中投加食盐时发生下列反应:
2Cl--2e→2[Cl]
2[Cl]+CN-+2OH-→CNO-+2Cl-+H2O
6[Cl]+Cu(CN)32-+6OH-→Cu++3CNO-+6Cl-+3H2O
6[Cl]+2CNO-+4OH-→2CO2↑+N2↑+6Cl-+2H2O
(2)在阴极产生的化学反应
2H++2e→H2↑
Cu2++2e→Cu
Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓
含氰废水电解处理以不溶性的石墨为阳极,铁板为阴极,废水中的氰根在直流电的作用下在阳极被氧化成无毒物质。含氰废水电解处理的流程如图1所示。
电解处理含氰废水产生的沉淀物,比电解处理含铬废水所产生的沉淀物要少得多,在废水浓度较低及悬浮物较少的情况下,电解除氰后的水可不经沉淀和过滤而直接排放,不再设置沉淀池和污泥干化场。当含铬废水和含氰废水同时采用电解法处理时,两种废水处理可合并使用沉淀池和污泥干化场。可见,含氰废水电解处理设施和操作与含铬废水处理基本相同,仅是具体的工艺条件不同而已。
(1)废水的pH值
电解处理含氰废水应在碱性条件下进行,因为pH值偏低时,不利于氯对氰根的氧化,同时,由于阳极表面上存在着OH-的放电,导致阳极区的pH值下降,若pH值降至7以下,将会产生剧毒的氰氢酸气体逸出,污染周围环境。
若废水的pH值偏高,在食盐含量较低的情况下,阳极电流效率下降,除氰效果降低。一般pH值控制在9~10之间。
(2)食盐添加量
含氰废水的电导率较低,直接电解处理,槽电压高、电流效率低、电能消耗大。投加食盐的目的是增大废水的导电率、降低槽电压、减少电能的消耗。但是,如果食盐投加量太多,不但会增加食盐消耗费用,而且处理效率反而下降,所以食盐的投加量不宜过多。一般在处理浓度较高的含氰废水时,食盐可多加一些,反之可少加一些。在处理含氰25~100mg/dm3浓度的废水时,通常加入1~29/dm3食盐。
(3)净极距
电解处理含氰废水用较厚的石墨作阳极,电解槽的阳极和阴极之间的距离常以表面间距即净距离(称净极距)表示。当电流密度和食盐投加量一定时,净极距愈小,槽电压愈低,处理效果愈好。当电解槽容积不变时,缩小净极距,还可以提高阳极面积与有效水容积之比(即极水比)。所以,电解槽设计安装要尽最大可能地减小净极距,以提高极水比来降低槽电压,以便提高处理效率和减少投资及处理费用。
(4)阳极电流密度
当食盐加入量一定,按含氰废水的氰化物浓度的高低决定采用电流密度的大小。浓度高,电流密度大;反之,电流密度小。
从经济角度考虑,采用低电流密度和较长的电解时间较合算。对处理低浓度氰的废水,在一般采用0.4~0.7A/dm2的阳极电流密度。
(5)空气搅拌
为提高处理效率和防止沉淀物黏附在极板表面上或沉于槽底,电解槽需装空气搅拌。实践证明,不搅拌将延长电解时间。搅拌的空气量也不宜过大,否则,由于空气的导电性差,使槽电压增高。搅拌的空气量以不使悬浮物沉淀为适度。