廢水凈化的電化學(xué)方法，實(shí)質(zhì)就是直接或間接地利用電解作用，把水中污染物去除，或把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒、低毒物質(zhì)。電化學(xué)方法治理廢水，無需添加氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥劑，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡單靈活，排污量小，在處理重金屬廢水和有機(jī)廢水方面，尤其是一些難生化降解有機(jī)廢水中得到了廣泛的應(yīng)用。但電化學(xué)方法存在能耗大、成本高及電解時(shí)容易析出氧氣、氫氣或氯氣等不安全氣體的缺點(diǎn)。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，特別是近代大力發(fā)展的水力發(fā)電和核電工業(yè)，使電能成本降低，為電化學(xué)方法在治理廢水方面的應(yīng)用開辟了很好的前景。
電解質(zhì)溶液在直流電作用下，在兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程，叫做電解。電解時(shí)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫電解槽。在電解槽中，與電源正極相連接的是陽極，與電極負(fù)極相連接的是陰極。通直流電后，陰陽兩極之間產(chǎn)生電位差，驅(qū)使陰離子移向陽極，在陽極失去電子被氧化；陽離子移向陰極，在陰極得到電子被還原。這種在電極上得到或放出電子的過程叫做放電。影響電解產(chǎn)物的因素有標(biāo)準(zhǔn)電極電勢、離子濃度及超電勢(實(shí)際電極電勢與理論電極電勢的差值)的大小。
廢水處理中的電化學(xué)法有電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、電氣浮和電解凝聚等幾種。
2.1 電氣浮法
電氣浮工藝是一種運(yùn)用電化學(xué)方法去除固態(tài)微粒、油污的廢水處理單元操作方法。其原理是通過電解水產(chǎn)生氫氣、氧氣和氯氣(有氯離子時(shí))攜帶廢水中的膠體微粒、油污共同上浮，達(dá)到分離凈化的目的。
電氣浮是在加壓氣浮法處理廢水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新方法，較擴(kuò)散氣體氣浮法和溶解氣體浮選法優(yōu)越，原因是電氣浮法所產(chǎn)生的氣泡粒子直徑比較小，因而與廢水中的雜質(zhì)相對(duì)接觸面積較大，氣泡粒子的吸附能力也較強(qiáng)。電氣浮法既可單獨(dú)用于分離廢水中的有害成分，也可作為單元操作步驟與化學(xué)藥劑法、pH調(diào)節(jié)法或電凝聚法聯(lián)合一起使用。只要電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，電極材料選用恰當(dāng)，并采用有效的浮選工藝，電氣浮就能發(fā)揮出電凈化廢水的極大優(yōu)勢。
2.2 電絮凝法
電絮凝法是一種廢水處理技術(shù)，它結(jié)合了電化學(xué)和絮凝的原理，利用電解過程中產(chǎn)生的金屬離子（如鐵、鋁離子）與廢水中的污染物發(fā)生混凝作用，形成大顆粒沉淀，便于分離去除懸浮物、膠體及部分溶解性有機(jī)物。
工作原理：在電絮凝系統(tǒng)中，通常設(shè)置一對(duì)或多對(duì)電極（常見為鐵、鋁電極）浸入廢水中，當(dāng)外加電壓時(shí)，電極上的金屬開始電解，釋放出金屬離子（如Fe2+、Al3+）到溶液中。這些金屬離子作為絮凝劑，通過壓縮雙電層、吸附架橋、卷掃沉降等多種機(jī)制，與廢水中的顆粒物、膠體、染料分子等污染物相結(jié)合，形成較大的絮體。隨后，這些絮體可以通過重力沉降或過濾等方法從水中分離出去，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
過程步驟
·電解反應(yīng)：直流電通過電極，在陽極金屬（如鋁或鐵）上發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出金屬離子。
·絮凝劑形成：釋放的金屬離子水解并聚合形成高活性的絮凝劑。
·污染物吸附與絮凝：絮凝劑與廢水中的顆粒物、有機(jī)物等污染物通過物理化學(xué)作用結(jié)合，形成易于沉淀的大絮體。
·沉淀與分離：絮體在重力作用下沉降或通過過濾設(shè)備去除，凈化后的水從上部流出。
優(yōu)點(diǎn)
廣譜性：適用于多種類型的廢水處理，包括工業(yè)廢水、城市污水等。
無需添加化學(xué)藥劑：減少了化學(xué)藥劑的使用，降低了處理成本和二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
操作簡便：可通過調(diào)節(jié)電流、電壓等參數(shù)控制處理效果，自動(dòng)化程度高。
重金屬回收：對(duì)于含重金屬廢水，電絮凝過程中的金屬沉淀可視為資源回收。
缺點(diǎn)
能耗較高：電解過程消耗較多電能，可能增加運(yùn)行成本。
電極消耗與維護(hù)：電極材料會(huì)逐漸消耗，需要定期更換和維護(hù)。
污泥處理：產(chǎn)生的金屬氫氧化物污泥需進(jìn)一步處理處置。
電絮凝法因其高效、環(huán)境友好的特點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其適合處理含有懸浮物、乳化油及部分有機(jī)污染物的廢水。
2.3 電解氧化法：通過外加電流使水中的污染物在電極表面直接氧化，或產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基（如·OH）間接氧化有機(jī)物和無機(jī)物，有效去除COD、氨氮、重金屬等。
2.4 電芬頓反應(yīng)：結(jié)合電化學(xué)和芬頓試劑的作用，電極產(chǎn)生的H2O2與Fe2+在電場作用下加速生成·OH自由基，增強(qiáng)氧化能力，適用于難降解有機(jī)物的處理。
內(nèi)電解法，又稱為內(nèi)電解或內(nèi)電位電解，是一種廢水處理技術(shù)，特別適用于含有難降解有機(jī)物和重金屬離子的工業(yè)廢水處理。該方法利用了具有微電解和電池作用的特殊填料，在不外加電流的情況下，通過原電池反應(yīng)進(jìn)行廢水處理。
微電解法，又稱微電解處理技術(shù)，是一種廢水處理技術(shù)，主要用于處理含有難降解有機(jī)物和重金屬的工業(yè)廢水。其基本原理是利用鐵碳微電解填料在酸性或中性條件下自發(fā)產(chǎn)生的微電解效應(yīng)和電池效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中污染物的去除和水質(zhì)的改善。
2.5 電化學(xué)還原法：是一種利用電化學(xué)反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的原理，促使水中的污染物在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)污染物轉(zhuǎn)化或去除的廢水處理技術(shù)。這種方法特別適用于處理含有硝酸鹽、鹵代有機(jī)物、染料以及某些重金屬的廢水。
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