8种电化学水处理方法

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技术解析｜8种电化学水处理方法，值得收

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+电化学水处理-

世间万物，都是有一利就有一弊。社会的进步和人们生活水平的提高，也不可

避免地对环境产生污染。废水就是其中之一。随着石化、印染、造纸、农药、

医药卫生、冶金、食品等行业的迅速发展，世界各国的废水排放总量急剧增加，

且由于废水中含有较多的高浓度、高毒性、高盐度、高色度的成分，使其难以

降解和处理，往往会造成非常严重的水环境污染。

为了处理每天大量排出的工业废水，人们也是蛮拼的。物、化、生齐用，力、

声、光、电、磁结合。今天笔者为您总结用“电”来处理废水的电化学水处理技

术。

电化学水处理技术，是指在电极或外加电场的作用下，在特定的电化学反应器

内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，对废水中的污染物进行降

解的过程。电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有

效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，被称为“环境友

好”技术。

电化学水处理的发展历程

1799 年

Valta 制成 Cu-Zn 原电池，这是世界上第一个将化学能转化为电能的化学电源。

1833 年

建立电流和化学反应关系的法拉第定律。

19 世纪 70 年代

Helmholtz 提出双电层概念。任何两个不同的物相接触都会在两相间产生电势，

这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相互

吸引，形成双电层。

1887 年

Arrhenius 提出电离学说。

1889 年

Nernst 提出电极电位与电极反应组分浓度关系的能斯特方程。

1903 年

Morse 和Pierce 把两根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中，发现带电杂质

能迅速地从凝胶中除去。

1905 年

提出 Tafel 公式，揭示电流密度和氢过电位之间的关系。

1906 年

Dietrich 取得一个电絮凝技术的专利，专门有人和公司对电絮凝过程进行改进和

修正。

1909 年

Harries（美国）取得电解法处理废水的专利，它是利用自由离子的作用和铝作

为阳极。

1950 年

Juda 首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜，这促使电渗析技术进入了实

用阶段，奠定了电渗析的实用化基础。电渗析首先被用于苦咸水的化，而后逐

步扩大到海水淡化和制取工业纯水的应用中。

20 世纪 50 年代

Bochris 等发展的电极过程动力学，为今后半导体电极过程特性研究和量子理论

解释溶液界面电子转移过程的研究打下理论基础。

1956 年，Holden（英国）利用铁作为电极来处理河水。

20 世纪 60 年代初

随着电力工业的迅速发展，电解法开始引起人们的注意。传统的电解反应器采

用的是二维平板电极，这种反应器有效电极面积很小，传质问题不能很好地解

决。而在工业生产中，要求有高的电极反应速度，所以客观上需要开发新型、

高效的电解反应器。

20 世纪六七十年代

从俄克拉荷马大学研究去除略带碱性的水中盐分开始，Y.Oren 等研究了电吸附

和电解吸附技术的基础理论、参数的影响和对多种候选电极材料的评价。

1969年

Backnurst 等提出流化床电极(FBE) 的设计。这种电极与平板电极不同，有一定的

立体构型，比表面积是平板电极的几十倍甚至上百倍，电解液在孔道内流动，

电解反应器内的传质过程得到很大的改善。

1972 年

Fujishima 和Honda 报道了在光电池中光辐射 Ti02 可持续发生水的氧化还原反应，

标志着光催化氧化水处理时代的开始。

1973 年

M.Fleischmamm 与F.Goodridge 等研制成功了双极性固定床电极(BPBE)。内电极

材料在高梯度电场的作用下复极化，形成双极粒子，分别在小颗粒两端发生氧

化-还原反应，每一个颗粒都相当于一个微电解池。由于每个微电解池的阴极和

阳极距离很小，迁移就容易实现。同时，由于整个电解槽相当于无数个微电解

池串联组成，因此效率大大提高。

20 世纪七十年代

前苏联科研人员将铁屑用于印染废水的处理，从此微电解法开始应用到废水治

理中。

1976 年

Asovov 等人（前苏联）利用电絮凝法处理石化废水。1977 年，Osipenko 等人

（前苏联）利用电絮凝法处理含铬废水。

20 世纪 80 年代

为克服传统芬顿法的缺点，提高水处理效果而发展起来的一项新技术——电芬

顿技术问世。

1983 年

Weintraub 等人（美国）利用电絮凝法处理含油废水。

20 世纪 90 年代

电极材料选择及电极结构设计的核心技术突破。加利福尼亚州的劳伦斯利佛莫

尔国家实验室、Mark Andelman 等进行了除盐试验的中试工作，取得了较好的

试验效果。电吸附技术在国内的研究起步比较晚。陈福明、尹广军等1999 年

报道了用多孔大面积电极去除水中离子的方法，并对电吸附进行了一系列的理

论和实验研究。

21 世纪以来

2002 年，Cardia（澳大利亚）取得去除放射性核素和氰化物的专利。电絮凝技

术的发展已进入一个强产业化的过程，包括解决电化学反应槽的设计、电极除

污、能给、操作条件、提供最佳配套设施等关键问题。

电吸附技术模型处理和系统化应用。Sang Hoon 等建立了电吸附模型，研究了电

吸附模块的吸附潜能，并对模块的设计参数和运行中的操作条件进行了研究。

Wegemoned 等建立了一套实验室模型。用该模型处理 TDS（溶解性固体总量，

TDS 值越高，表示水中含有的溶解物越多）为1000mg／L的工业循环冷却水，

出水 TDS 达到 10mg／L。

电化学水处理技术包括电絮凝-电气浮法、电渗析、电吸附、电芬顿、电催化高

级氧化等技术，种类繁多，各自都有适用的对象和领域。

电絮凝-电气浮法

电絮凝法，实际上就是电气浮法，因为絮凝的过程也伴随着气浮的发生，因此

可合称为“电絮凝-电气浮法”。

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技术解析｜8种电化学水处理方法，值得收藏 + 电化学水处理-世间万物，都是有一利就有一弊。社会的进步和人们生活水平的提高，也不可避免地对环境产生污染。废水就是其中之一。随着石化、印染、造纸、农药、医药卫生、冶金、食品等行业的迅速发展，世界各国的废水排放总量急剧增加，且由于废水中含有较多的高浓度、高毒性、高盐度、高色度的成分，其难以降解和处理，往往会造成非常严重的水环境污染。为了处理每天大量排出的工业废水，人们也是蛮拼的。物、化、生齐用，力、声、光、电、磁结合。今天笔者为您总结用“电”来处理废水的电化学水处理技术。电化学水处理技术，是指在电极或外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一定的...

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