电化学水处理技术_

电渗析
• 在外加直流电场的作用下，利用阴阳离子 交换膜对水中离子选择透过性，阳离子透 过阳膜迁移到阴极液中，阴离子透过阴膜 迁移到阳极液中，从而达到浓缩、纯化和 分离的目的。
5、有机废水的电化学处理
• 有机物电化学氧化的优点 常温常压条件 不（少）引入其它化学物质 有机物完全氧化分解为二氧化碳和水（电化学 燃烧）——需要大量电子、能耗高 将难降解有机物转化为可生物降解物质，然后 用生化法处理（电化学转化）
石墨、铂、镍、铅基合金、钛基涂层（RuO2、 IrO2)电极
3、电化学技术和环境保护
1、环境兼容性高 电化学技术中使用清洁、有 效的电子作为强氧化还原试剂, 是一种基本对 环境无污染的“绿色”生产技术。 2、多功能性 电化学过程具有直接或间接氧化 与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功 能。 3、能量高利用率 与其他一些过程相比, 电化学 过程可在较低温度下进行。它不受卡诺循环的 限制，能量利用率高。通过控制电位、合理设 计电极与电解池，减小能量损失。 4、经济实用 设备、操作简单, 费用低。
电化学氧化（阳极过程）
电化学
氧化：
•利用不溶性阳极的直接电解氧化作用，或 阳极反应产物（Cl2、ClO－、O2）间接的 氧化作用，降解消除水中的氰、酚以及 COD、S2－等污染物。
• 直接氧化
利用阳极高电势氧化有机物或无机物，反应过 程中直接与电极进行电子传递
• 间接氧化
阳极反应产生有强氧化作用的中间产物，使污 染物被氧化为无害物质
4、电化学水处理技术
• 电化学还原 • 电化学氧化 • 电渗析
电化学还原（阴极过程）
利用不锈钢阴极或Ti基镀Pt电极的授予电 电化学 子能力，相当于还原剂使用Cr6＋、Hg2 还原法： ＋等重金属离子直接得到电子还原沉积 出来。 • 溶解性金属离子的回收和重金属污染物的去除 金属离子的电沉积 高氧化态离子还原为低氧化态（六价铬变为三价铬） • 含氯有机物还原脱氯，转化为低毒或无毒物质，提 高生物可降解性 R-Cl +H +e R-H + Cl
c
d
通量衰减曲线
(c)30浊度、15V过滤1h
（d）30浊度、30V过滤1h
电催化氧化可以有效减轻膜污染现象，提高膜的抗污染性 能。实验中电催化电压为30V时膜污染减轻效果良好。
电化学陶瓷膜性能研究
200
-1
① ②
electrochemical oxidation
phenol/mgL
160 120 80
6、研究课题
1、电催化管式陶瓷膜的制备及催化性能研究
2、电渗透除盐
3、特征污染物的降解
1、电催化管式陶瓷膜的制备及催化性能研究
• 电催化陶瓷膜的制备
SnO2微滤膜制备
管式SnO2陶瓷支撑体
管式SnO2陶瓷支撑体制备
TiO2与SnO2共熔成孔，降低界面电阻；Sb2O3提高导电性； Fe2O3增加导电性与机械强度；石墨作为造孔剂，保证电极孔隙 率与表面致密均匀。
3.特征污染物的降解
100
COD Removal/%
80
Tricyclazole Removal/%
2 15mA/cm 2 20mA/cm 2 25mA/cm 2 30mA/cm
100 90 80 70 60 50
2 15mA/cm 2 20mA/cm 2 25mA/cm 2 30mA/cm
60
40
COD/mgL
①
400 0 1 2 3
②
4
t/h
5
6
苯酚与COD去除率
钛基体膜的制备
钛粉粒径300目，采用冷压成型，氩气保护，1200℃烧 结制备，金属钛管式电极基体具有良好的机械强度、 导电性能与透水性。
18
2.电渗透除盐
电 导 率 ms/ cm
时间min
电导率-时间关系图
电渗析反应器原理图
反应器运行3小时电导率下降75%，运行至5小时后电导 率下降率已达到80%以上，其中氯离子去除率达到 80%左右，硫酸根离子的去除率达到65%左右。
40 30
20
20 10
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Electrolysis time/min
0 0 30 60 90 120 150 180 Electrolysis time/min 210
20
谢谢
① ②
40 0 1
① ②
2
3
t/h
4
5
6
560 520 480 440
-1
electrochemical oxidation
electrochemistry+Membrane filtration
2 Current density=15mA/cm ； Initial pH = 5； The concentration of Na2SO4=2.5g/L； Initial concentration of phenol=200 mg/L
electrochemistry+Membrane filtration
2 Current density=15mA/cm ； Initial pH = 5； The concentration of Na2SO4=2.5g/L； Initial concentration of phenol=200 mg/L
1、电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互
转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
2、电极
工作电极
工作电极的基本要求：
• • • • 电极与溶剂和电解质组分不发生化学或物理反应 研究的电化学反应不受电极变化的影响 电极表面均匀、平滑、容易进行表面净化 电极面积不宜太大
电极种类
电化学水处理技术
绪论
• 电化学是研究化学能和电能之间相互转化的一门学科，是 物理化学的一个重要分支 • 电化学工程是国民经济种一大支柱行业（氯碱、电镀…） • 电化学与环境科学相结合，形成了环境电化学或环境电化 学工程的研究领域 • 在环境监测、环境污染物治理、清洁生产、清洁能源等方 面的应用研究快速发展 • 作为难降解有机物处理方面的高级氧化技术近年来成为研 究热点
Pore size/μ m
孔径分布: (a) 支撑体表面, (b) 膜表面
a
b
c
陶瓷膜扫描电镜: (a) 支撑体表面, (b) 膜表面, and (c) 膜截面
用溶胶-凝胶法镀膜，通过毛细作用力，使铸膜液吸附在支 撑体细缝中，导致烧结后孔径变小。
电化学陶瓷膜性能研究
a
b
(a)纯水过滤1h
（b）浊度30水过滤1h
电化学陶瓷膜性能研究
0.40 0.35 0.30
-dV/d(logd)
50
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 -0.05
a
Pore size distribution/%
40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0
b
1
孔径大小/μ m
10
1.5
2.0
2.5
3.0
Baidu Nhomakorabea
3.5