电絮凝技术的应用与发展

Ｋｅ ｏ ｄ ：ｅ ｅ ｔ ｏ ｏ ｇ １ ｔ ｎ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｙ ｗ ｒ ｓ １ｃｒ ｃ ａ ｕａ ｉ ； ｔｒｔｅ ｔ ｎ ；ｐ ｌ ｔ ｏ ｃ ｏ
０ 引 言
电絮凝 （ ｌ ｔｏｏ ｇ Ｉｔ ｎ Ｅ ） Ｅ ｅ ｒ ｃａ ｕａｉ ， Ｃ 就是 在外 电场 ｃ ｏ 作用下 ， 可溶性 阳极 （ 牲 阳极 ） 生大 量 阳离 子 使 牺 产 对废水 进行 絮凝 ， 而将 污 染物 去 除 的水 质净 化 技 从 术 ， 兼具 电化学 氧化 、 它 絮凝和气 浮三 者的特 点 。早 在 １８ ８ ９年 ， ｕ ｅ ｅ Ｈｅｍｉ 首 次 提 出 了使 用 电极 Ｅ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ 净 化废水 的概念 ，９ ９年美 国政 府 批准 了一项 使用 １０
粘 附在一 起 浮升 至水 面而 被去 除 。电 絮凝产 生 的气
脱 氮除 磷 等 。Ｍ． Ｅ ｍｊｍｅ Ｍ． ｍａ ｏ ｈ等［ 采 用 单 极 式 ９ 铝 阳极对 高 含氟 的模 拟 水 样 进 行 除氟 研 究 ， 在适 宜
的操 作工 艺 下 ， 应 后 出水 含 氟 量低 于 ｌｍｇ Ｌ， 反 ／ 除
图 １ 电 絮凝 反 应 示 意 图
Ｆｉ ． Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｄ ａ ｒ ｍ ｆａ ｂ ｎ ｈ ｓ ａｅ ｔ — ｌ ｃ ｒ ｄ ｇ １ ｃ ｅ ｔ ｉｇ ａ ｏ ｅ ｃ — ｃ ｌ ＷＯ ｅ ｅ ｔ ｏ ｅ ｃ
ｅｅ ｔ ｏ ｏ ｇｕｌｔｏ ｅｌ １ｃ ｒ ｃ ａ ａ ｉ ｎ ｃ ｌ
（ ） 化 一 原 作 用 。在 电流 作 用 下 ， 水 中 的 ３氧 还 原 部 分有 机 物可 被 氧化 为低 分 子 有 机 物 ， 至 直 接 被 甚 氧化 为 Ｃ 和 Ｈ Ｏ。同 时 ， 极产 生 的新生 态氢 还 Ｏ。 阴
原 能力 很 强 ， 可与废 水 中的污染 物发 生还 原反 应 ， 从
ｌ ｉ ｎ等［ 采 用 电絮凝 技 术处 理 船舶 舱 底污 水 ， 达 到 ７ 可 良好 的破 乳 除 油 效果 ， 油 量 去 除 率 达 ９ ， 解 含 ５ 溶 性 化 学 需 氧 量 （ ＯＤ ）和 非 溶 解 性 化 学 需 氧 量 Ｃ 。 （ Ｏ 去 除率 分 别 为 ６ 和 ７ ， Ｓ和浊 度 的 Ｃ Ｄ） １ ８／ ＴＳ ９ ６ 去 除 率分别 为 ９ 和 ９ ， 处理 成本小 于 ０ ５美 ９ ８ 总 ． 元 ／ ； ．ｒ ｅ ｚ等Ｌ 采 用 电絮凝 技术 处理 含磷模 拟 ｔＳ Ｉｄ ｍｅ ８ 水样 ， 在水样 ｐ 为 中性 时 ， 去 除率 达到 ９ ５ Ｈ 磷 ３／。 ９
３ 电絮凝 技 术 的局 限性 及 其 发 展 ２ 电 絮凝 技 术 的应 用
３ １ 电絮 凝 技术 的局 限性 ．
２ １ 废 水 处 理 ．
电絮凝 技术 虽 然具 有许 多 传统水 处理 工艺所 没 有 的独 特优 势 ， 也存 在 局 限性 ， 要表 现 在 ： 该 但 主 ① 技 术在 很 大程度 上 依 赖 水 溶 液 的化 学 特性 ， 其 是 尤 传 导性 ， 因此某 些水 质需 要外 加 电解 质提 高 电导 率 ； ② 水样 本身 的理 化性 质 对 电絮凝 处理 效果 有 明显 的 影响 ； ③极 板易 形成 氧化 膜 而钝 化 ， 响 电絮凝 的处 影 理 效率 ； 与其 相关 的诸 多理 论 还不 成熟 ， ④ 尤其缺 乏 对 电絮凝反 应器 成 型 设 计 的理 论 ， 因此 对 于某 一 特
工业 废 水 、 浆 废 水 、 业 废 水 、 品废 水 、 纸 矿 食 印染 废
水 、 田污水 、 馆 废水 、 油 旅 垃圾 渗 滤液 、 船舶 舱底 污 水
等 的处理 。Ｄ Ｒ ａ ． ｙ ｎ等 ［ 应 用 电絮 凝 法 处 理 制 糖业 ２ ］ 废水 ， 色 度 去 除 率 大 于 ９ ， Ｏ 去 除 率 大 于 其 Ｏ Ｃ Ｄ ６ ； Ｒ ｎＭｏａｅ Ｏ／ Ｇ． ｏ — ｒｌｓ等［ 用 电 絮凝／ Ｏ２ 用 ９ ６ 采 Ｈ２ 联 法对 食 品业 废水 进 行 了试 验研 究 ， 果 表 明该 法对 结 色度 的 去 除 率 接 近 ６ ， 浊 度 、 Ｏ 及 Ｂ 的 ０ 对 Ｃ Ｄ ＯＤ
时， 即可达 到 饮用 水 标 准 ； ． ｌ Ｅ Ｄ Ｍｉｓ 在加 拿 大西 部 ｌｎ 小 镇 进行 了 电絮凝 技 术 处 理 给水 的 中试试 验 ， 果 结 表 明， 不仅 供水 水质 多 项指 标优 于 传统方 法 ， 而且 设 备 投 资和 维护 费用 也较 低 。
而 使污染 物得 到 降解 。
用局 限 性 及 今 后 的 发展 方 向 。
安 键 词 ：电絮 凝 ； 处 理 ； 用 关 水 应
中 Ｘ Ｏ ． 全 图 分 类 号 ： ７ ３ １ 与血 环 ｍ Ｏ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １１ ５ （０ ９ ０—０ ８０ １７—５ ６ ２０ ） １０ ３ —３
１ 电絮凝 技 术 的机 理
电絮凝技 术最 常 用 的 “ 牲 阳 极 ” 牺 是铁 材 和 铝
材， 电极 电解反应 如下 ：
阳极 ： Ｍ Ｍ ＋ｎ — ｅ
Ｍ ＋ Ｈ２ — Ｍ （ Ｈ） ＋ ｎ ｝ Ｏ Ｏ ｎ Ｈ’
阴极 ： Ｈ２ ２ Ｏ＋２ ～ Ｈ２ ｅ一 十＋２ ０Ｈ一
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｎ ｖ ｌ ｐ ｅ ｔｏ ｈ ｅ ｔ ０ ０ ｇ ｌ ｔ０ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｎ ｆ ｔ ｅ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ａ ｕ ａ ｉ ｎ
境 咖
工
ＺＨ ＡＮＧ ｎ ＧＯＮＧ ｉｓ Ｙｉ ｇ， Ｔａ— ｈｉ
（ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｈｙ ｉｎ ｖｒ ｎ ｎａ ｅ ｉｉ ｅ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ Ｍ ｉｉａ ｙ Ｍｅ ｃ ｌＳ ｉｎ ｅ ， Ｉ ｓｉｕｅｏ ｇ ｅ ｅＥｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌＭ ｄ ｃｎ ， ａ ｅ ｆ ｌｔ ｒ ｄｉａ ｃｅ ｃ ｓ Ｔｉ ｎ ｉ ０ ０ ０， ｉ ａ ａ ｊ ｎ ３ ０ ５ Ｃｈ ｎ ）
泡远 小于 加压 气 浮产 生 的气 泡 ， 而其 气 浮 能 力 更 因
强 ， 污染 物 的去 除效 果也 更好 。 对
氟效 果显 著 ； Ｓ Ｋｏ ａａ 等 ［ Ａ． ． ｐ ｒｌ １ 用 电 絮凝 法 去 除 叨采
饮 用 水 中 的 硝 酸 盐 ， 耗 为 ０ ５ １ ｋ ・ｈ ｇ 能 ． × ０ Ｗ ／
譬
ｇ
ห้องสมุดไป่ตู้
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ａ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ａ ｋ ｎ ｆｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ｔｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ａ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｆ ｓ ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ０ ｇ ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｄ ｏ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｅｏ ｅ ａ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ
收 稿 日期 ： ０ ８ １ — ０ ２ ０—０２
修 回 日期 ： ０ ８ １ ＿３ ２ ０ — １ｏ
作者简介 ： 张
莹 （ ９２ ） 女 ， 士研 究 生 ， 要研 究 方 向为 水 处 理 。Ｅ ｍａｌｚｘｘ ＠ ｓ ａ ｃｒ １８ 一 ， 硕 主 — ｉ ｃ ｌ３ ｉ ．ｏ ： ｎ ｎ
电絮凝 技 术 去除 污染 物 的过 程 较复 杂 ， 反应 其
机理包 括 以下几个 方面 的作 用 （ 图 １ ： 见 ）
铝一 铁 电极净化 废水 的专利 ， 并于 ｌ １ 年在 俄克 拉 ９１
荷 马州 的 Ｓ ｎ ａＭｏ ｉ ａ ｔ ｎｃ ａ及 Ｏｋａ ｏ ｉ ｌ ｍａＣ ｔ ｈ ｙ建 立 了
ｙ ａ ｓ Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｏ ｕｓ ｄ ｏ ｈ ｕ ａ ｎｔ ｌ ｎｄ ａ ｅ ｒ ． ｉ ｐ ｒｆ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｎｄ ｍｅ ａ ｓ ａ ｐｐｌ ａ ｉ ｎｓｆ ｒ ｗａｓｅ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｅ ｎｄ ｔ ｕｒｆｃ — ｉ ｔｏ ｏ ｃ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｎｔａ ｈｅ ｐ ｉｉａ ｔｏ ｆｗａ ｅ ｕ ｌ ｆｔ ｓｔ ｃ ｏ ｏ ｙ，ａ ｒ ｓ ｎｔ ｄ ａ ｎ— ｅ ｈ ｄ ｓ ｕ ｓｏ ｆｉｓ ａ ａ ｔ ｇ ｓａ ｄ ｌｍｉａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ｓ ｐｐ ｙ ｏ ｈｉ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎｄ ｐ ｅ ｅ ｅ ｎ ｉ ｄ ｐｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｔ ｄｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｔ — ｔｏ ．Ｔｈｅ ｅ ｉｔｎ ｏ ｌ ｍｓ ｏ ｈｅ ｔ ｃ ｏｌ ｇ ｒ ｌ ｏ ｒ ｖ ｅ ｄ． ｉ ｎｓ ｘ ｓ ｉ ｇ ｐｒ ｂ ｅ ｆｔ ｅ ｈｎ ｏ ｙ ｗｅ ｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｗｅ
（） １ 絮凝 作用 。“ 牲 阳极 ” 解产 生 的金 属 离 牺 溶 子在水 中水 解 、 合 ， 成一 系 列 多核 水解 产 物 ， 聚 生 这 类新 生态氢 氧化物 活性 高 、 附能力 强 ， 吸 是很好 的絮 凝剂 ， 与原 水 中 的胶 体 、 浮 物 、 悬 可溶 性 污 染 物 、 细
第 １ 期
张 莹 等 ： 电絮 凝 技 术 的 应 用 与 发 展
少 了 ６ ； Ｄｉ ｏ ｌ Ｏ Ａ． ｒ ｇｏ等［ 等用 电絮凝 技 术处 理 石 ｎ ６ 化废 水 ， 对浊 度 的 去 除率 约 为 ８ ， 油 量 的 去 除 ８ 含
率 约为 ８ ６Ｃ Ｏ／， ＯＤ 的去除 率 约为 ８ ， 中烃 类 和 ９ Ｏ 其 酚类 化合 物 的去 除率分 别 为 ８ 和 ５ ； Ａｓｅ Ｏ ０ Ｍ． ｓ—
菌、 病毒等 结合生 成 较 大 絮状 体 ， 沉淀 、 浮被 去 经 气 除 。这一过 程与化 学 絮 凝 的机 理 相 似 ， 括 电荷 中 包
和 、 附架 桥 、 缩双 电层等过 程 。 吸 压
凝 技术 的处理 成本 大 大 降低 ， 因而该 技 术 目前 再 次
成为一 项极具竞 争 力 的水 处理技 术 。
定 水质 ， 用何 种结 构 的 反应 器 、 艺参 数 、 何 优 采 工 如 化 等 ， 凭 经验 或试 验来 确定 ， 仍 不能完 全从 理论上 推
电絮凝 技术 由 １ 世 纪发 展 至今 ， ９ 其应 用 范 围几
乎 涵盖 了废 水 处理 的各 个 领 域 ， 用 于 含 重 金 属 的 如
２ ２ 给 水 处 理 ．
电絮凝 技术 在 给水 处理 及水 的深 度处 理方 面也 有 广泛 的应 用 ， 如用 于微 污染 水 源 的杀 菌处 理 、 用 饮
水 除氟 、 高浊 水 的净 化 、 下 水 除铁 、 地 二级 出水 后 的
（ ） 浮 作 用 。 电解 过 程 中生 成 的气 体 以微 小 ２气 气泡 的形 式 出现 ， 原水 中 的胶 体 、 与 乳状 油 等污染 物
相应 的 污水处理 设 施 ， 絮凝 技 术一 度 被认 为 是 最 电 有 前途 的水处理 技术 ， 由于 当时 的技术水 平低 、 但 能 耗 高 ， ９ ０年所有 的水 处理厂 都停 止 了这 项技 术 的 １３
应 用Ｌ 。随着 电化 学科 学 和 电力 工 业 的发 展 ， １ ］ 电絮
第 ｌ 卷 第 １期 ６
２ ９ ０ 年 ０
Ｖｏ ．１ ＮＯ １ １ ６ ．
１月
Ｊ ｎ ａ．
２ ０ ０ ９
电絮凝技术 的应用与发展
张 莹， 龚泰石
（ 军事 医学科 学院卫 生学环境 医学研 究所 ， 天津 ３ ０ ５ ） ０ ０ ０
摘 要 ：介 绍 了 电 絮凝 技 术 的基 本 原 理 ， 阐 述 了 近 年 来 电 絮 凝 技 术 在 废 水 处 理 和 给 水 净 化 方 面 的 研 究 现 状 、 并 应