电化学技术在环保领域的应用

电化学技术在环保领域的应用

[摘要]详细介绍了电化学技术的各种类型,并综述了电化学技术在环保领域的研究、应用及发展 状况。

[关键词]电化学;废水处理;废气处理;环境保护

[引言]电化学技术通过方便地控制电极电势就可以实现物质的氧化或还原。该技术可以用于工业产品的生产,是一种基本上对环境无污染的“绿色”生产技术,同时可应用于环境污染治理,通过氧化或还原反应除去对环境有害的物质[1] 。电化学技术在国内外都得到了重视,尤其是对难生物降解且对人类危 害极大的“三致”(致癌、致畸、致突变)有机污染物 的电化学处理技术的研究。此外,应用电化学技术进行环境污染物监测以及开发化学电源,在环境保护中都具有广泛的应用前景。

1 基本类型

主要的电化学处理技术包括:

(1)电凝聚(或电气浮)法:电凝聚法也叫电气浮法,即在外电压作用下利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子,对胶体污染物进行凝聚,同时阴极上析出大量氢气微气泡,与絮体粘附在一起上浮,从 而实现污染物的分离[2] 。

(2)电化学氧化法:该法分为直接氧化法和间接氧化法两种,均属于阳极过程。直接氧化法是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质;间接氧化法则是通过阳极反应之外的中间反应,使污染物 氧化,最终转化为无害物质[3] 。

(3)电沉积法:该法利用电解液中不同金属组分的电势差,使自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。适宜的电势是电沉积发生的关键。

(4)内电解法:该法作为一种新兴的技术,是利用活性金属填料在废水中形成原电池的原理,通过填料表面电化学反应和后絮凝作用达到净化废水的目的。

(5)其它电化学工艺:电吸附、电渗析、离子交 换辅助电渗析以及电化学膜分离等技术[4] 不仅可以用作清洁生产工艺,预防环境污染,而且它们也是 有效的工业废水处理方法。电吸附法可以用来分离水中低浓度的有机物和其它物质。电渗析法可处理 含Ni2+、CrO2-4、Sn2+、PO3-3和PO3-2等污染物的工业废水。离子交换辅助电渗析法具有可多样化设计、适用范围广等优点,已成为环保开发应用热点技术。电化学膜分离技术是利用膜两侧的电势差进行物质分离,常用于气态污染物的分离。

2 应用现状及发展趋势

2.1 废水处理

电化学法处理废水是近年发展起来的颇具竞争力的废水处理工艺。长期以来由于电化学法存在能耗大、电流效率低、成本高及易发生析氧、析氢等副反应的特点,一直没有得到很好的发展。近年来,随着电极材料的开发、反应器的研制及对传统电化学工艺的改进,电化学水处理技术得到了广泛应用。

2.1.1 电凝聚(或电气浮)法

国内外有大量利用该技术治理印染废水、含油废水、化纤废水等多种行业废水的报道。电凝聚法中,通常采用的阳极材料为金属铝或铁。由于该方法消耗铝材的同时还消耗大量的能源,因而它的应用受到了一定的限制。该技术当前的发展方向是,通过改进电源技术、研究新型电极材料及结构,使电能消耗和 材料消耗进一步降低[5] 。新发展的电源技术主要是脉冲电源。此外,周期换向的脉冲电解新概念在电镀 领域已有应用,在废水治理领域尚未见报道

[6] 。

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