鈦陽極電化學(xué)水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
鈦陽極電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化,即直接電解和間接電解。
1.直接電解:直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì),甚至發(fā)生有機(jī)物無機(jī)化,從而達(dá)到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除,主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重鈦的回收。
2.間接電解:間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑,使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。間接電解分為可逆過程和不可逆過程??赡孢^程(媒介電化學(xué)氧化)是指氧化還原物在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì),如具有強(qiáng)氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、h2o2和o3等氧化有機(jī)物的過程,還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的中間體。
三、電化學(xué)水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
(1) 過程中產(chǎn)生的自由基可以直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng),將其降解為二氧化碳、水和簡單有機(jī)物, 沒有或很少產(chǎn)生二次污染,是一種環(huán)境友好技術(shù)(environm ent friendly technology);
(2) 能量效率高, 電化學(xué)過程一般在常溫常壓下就可進(jìn)行;
(3) 電化學(xué)方法既可以單獨(dú)使用, 又可以與其他處理方法結(jié)合使用,如作為前處理方法, 可以提高廢水的生物降解性;
(4) 電解設(shè)備及其操作一般比較簡單, 費(fèi)用較低。
另外根據(jù)具體的使用方法還可分為:
1.電凝聚電氣浮法。在外電壓作用下,可溶性陽極(鐵或鋁)被氧化產(chǎn)生大量陽離子繼而形成膠體使廢水中的污物凝聚,同時(shí)在陰極上產(chǎn)生的大量氫氣形成微氣泡與絮粒粘附在一起上浮,這種方法稱為電凝聚電氣浮。在電凝聚中,常常用鈦鋁做陽極材料。
2.電沉積法。利用電解液中不同鈦的電勢差,使自由態(tài)或結(jié)合態(tài)的溶解性鈦在陰極析出。適宜的電勢是電沉積發(fā)生的關(guān)鍵。無論
鈦處于何種狀態(tài),均可根據(jù)溶液中離子活度的大小,由能斯特方程確定電勢的高低,同時(shí)溶液組成、溫度、超電勢和電極材料等也會(huì)影響電沉積過程。
3.電化學(xué)氧化。電化學(xué)氧化分為直接氧化和間接氧化兩種,屬于陽極過程。直接氧化是通過陽極氧化使污染物直接轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì);間接氧化則是通過陽極反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化作用的中間物質(zhì)或發(fā)生陽極反應(yīng)之外的中間反應(yīng),使被處理污染物氧化,終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。對于陽極直接氧化而言,如反應(yīng)物濃度過低會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)表面反應(yīng)受傳質(zhì)步驟限制;對于間接氧化,則不存在這種限制。在直接或間接氧化過程中,一般都伴有析出h2 或o2 的副反應(yīng),但通過電極材料的選擇和電勢控制可使副反應(yīng)得到抑制。
4.光電化學(xué)氧化。通過半導(dǎo)體材料吸收可見光和紫外光的能量,產(chǎn)生“電子-空穴”對,并儲(chǔ)存多余的能量,使得半導(dǎo)體粒子能夠克服熱動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的屏障,作為催化劑使用,進(jìn)行一些催化反應(yīng)。
5.電滲析。依靠在電場作用下選擇性透過膜的獨(dú)特功能,使離子從一種溶液進(jìn)入另一種溶液中,達(dá)到對離子化污染物的分離和濃縮。利用電滲析處理鈦離子時(shí)并不能直接回收到固體鈦,但能得到濃縮的鹽溶液,并使出水水質(zhì)得到明顯改善。
6.電化學(xué)膜分離。利用膜兩側(cè)的電勢差進(jìn)行的分離過程。常用于氣態(tài)污染物的分離。