内电解法处理高盐度废水

电解法(IEP)处理高盐度有机废水的实验研究

王宏1）一新1）钱彪1）宁平2）

（1）市环境科学研究所，650032 ；2）理工大学，650093）

摘要应用电解法处理紫胶合成树脂生产过程中排放出的高盐度有机废水实验结果表明，能够有效地去除废水中的有机污染物，提高透明度，使COD去除率达94%，BOD5去除率达90%以上。而且设备简单、耐冲击性、操作简单、不需要投加化学药剂、增设投药设备和易实现管理现代化等优点，为高盐度有机废水处理提供了一条新途径。

关键词高盐度有机废水电化学反应

The Treatment of High-salinity Organowastewater by Electrocoagulation WANG Hong1）ZHENG Yixin1）QIAN Biao1）NING Ping2）

(1)Kunming Environmental Science Institute, Kunming 650032;2)Kunming

University of Science and Technology ,Kunming 650092)

Abstract The electro-coagulation and floatation method was applied for the treatment of high-salinity organowastewater of producing synthetic resin by the lac .It was found that COD and BOD5 removal rates were respectively 94% and 90%. In addition to its obvious effectiveness for organic compounds treatment, the electro-coagulation and floatation method requires simple facilities, with high resistance to impact and simple operations, without additional chemical agents and thus additional agent-adding equipment, and easy to realize management modernization.

Keywords High-salinity organic wastewater; Electrochemistry; Coagulation; Floatation.

电解法（Internal Electrolysis Process ）,是利用电化学中的原电池理论建立起来的一种新型的、颇为有效的废水处理方法。近年来已有不少人对该法的原理和应用进行了研究[1~3]，据报道，IEP电解法已用于处理含重金属离子废水[2]、染料及印染废水[3、6、7]、含油[8]、表面活性剂[6]、含酚废水[8]和有机废水[12]等的处理；但用于处理紫胶合成树脂生产过程中排放出的高盐度有机废水还未见报道，同时因该废水中CL—含量高达12300 mg/l左右,已大于5000 mg/l[4]会严重干扰COD的测定，使得用COD去除率来评价处理效果带来困难，笔者用IEP电解法处理含复杂有机物的紫胶合成树脂废水，并用透光率和COD 校正方法进行测定[5]评价处理效果，取得了较为满意的结果。

1电解法的原理：

电解法是将两种金属或不同的金属制成的物体相接触，将其浸入含电解质的废水中，就形成了原电池。由于两种金属紧密连接，形成短路，电池连续不断地起作用，使电位较低的电极（阳极或称负极）起氧化作用，而电位较高的电极（阴极或称正极）起还原作用。如以活化后的铸铁为电极形成Fe-C原电池，由于Fe的电位较低，在原电池中为阳极，在阳极上Fe发生氧化作用：

阳极：Fe—2e Fe2+

E0（Fe2+/ Fe）= -0.44V

阴极（C）上可能发生下列两种反应：

（1）氢离子还原成H2析出；

（2）大气中的氧气和水中的溶解氧在阴极上取得电子，在电极发生

还原反应：

阴极：2H+—2e H2 （酸性溶液中）

E0（H+/ H2）= 0.00V

O2 + 4H+ + 2e 2H2 O（酸性溶液中）

E0（O2/ H2 O）= 1.22V

在有氧的存在下，铁的腐蚀和溶解会更快。

在溶液中Fe2+与OH-结合，生成Fe（0H）2，然后又和水中的和空气中的氧发生作用Fe（0H）3絮体，起凝絮——混凝作用，使水体得到净化。因此在IEP电解反应器中增设嚗气装置是必要的。另外在IEP电解反应器中一般可产生3种效应，既电解氧化还原、电解絮凝和电解气浮。

按照电化学氧化还原理论，电解时阳极和阴极上的反应并不限于阴离子的析出阳极的溶解和阴极上的阳离子的的析出，任何能够放出电子的氧化反应都能在阳极上进行，同样任何能够从阴极上取得电子的还原反应都能在阴极上进行。对含复杂成分的废水处理中其电极上和溶液中的反应更为复杂。近年来有机物的电解制备研究也很多[9]。因此对含有油份、色素和表面活性剂等多种有机物质的废水净化中，可能有机物的电解质溶液在IEP电解反应器中本身也会发生一系列的氧化还原反应，一些大分子带电荷的有机物也参予了反应，形成新的产物，部分有机物被极化形成带电荷阳离子和阴离子，在发生电解絮凝的同时也有吸附、凝絮、气浮、电性中和、过滤以及微生物降解等综合的协同作用，使得废水中的污染物质得到降解。

电解气浮主要是电解过程中的阴极反应，有时也会部分出现于阳极反应[9]。由于电解过程没有外加电源，与电解气浮相比反应较为平缓，没有大量的气泡浮出，因此一般不考虑电解气浮的作用。但在PH值较低的酸性废水处理中，电解气浮的作用不能忽视。

另外当溶液中有氯化物存在时，在阳极上所生成的氯气，有一部分溶解在溶液中发生次级反应而生成次氯酸盐和氯酸盐[5]，对溶液起漂白和灭菌杀藻作用。当极板发生钝化，超电势高于氯离子放电电位时，引起氯离子在阳极上放出电子，生成分子态氯：

阴极：2CL——2e CL2 （溶液反应）

氯气，有一部分溶解在溶液中发生次级反应而生成次氯酸盐和氯酸盐：

2CL—+ 3H2 O CLO—+CLO2 +3H2

电解过程产生的气量，其数量服从法拉第定律。即电极上析出的物质数量与通过溶液的电流强度和通电时间成正比，也就是与通过溶液的库仑电量成正比[6]。

G = K·I·t = E/F·I·t

式中：G——电极上析出物质量（g）；K——电化学当量数（K = E/F）（g/C）;E——析出物质当量数（g/mol）;I——电流强度（A）；t——电解时间（S）。

由于析出1克当量任何物质都需要96500库仑（C）当量，故电量为I·t库仑，电解过程产生的氢气（H2）的理论产量为：

G H2= I·t /96500 = 1.036×10-5·I·t

氯气（CL2）的理论产量为：

G CL2= I·t ·16 /96500 = 1.658×10-4·I·t