很多毒性很大的副产物 。例如 : 三氯甲烷 、四氯化
碳等许多致癌物质 , 对人和环境都有极大的危害 ;
臭氧消毒以及紫外辐射消毒效果较好 , 但其能耗和
价格很高 。
用电化学方法在线制备消毒剂水消毒技术已经
得到发展 。电化学水消毒能够弥补上述方法的不
足 , 它节能廉价 、无残留 、安全 。例如在一般的条
件下 , 可以以电解方式在线制备 H
2
O
2
, 有很好的
消毒效果
[ 19 ]
。
电化学水消毒可用石墨或石墨纤维电极 、金属
钛电极 、多孔碳及 SnO
2
电极等 。
还可以基于电吸附和阳极直接氧化细胞内辅助
酶 A 的电化学消毒方法
[ 20 ]
。
1
1213 其他电化学工艺
膜辅助电化学工艺如电渗析 、电去离子 (离子
交换辅助电渗析) 以及电浮选和电凝聚 , 通过替代
对环境危害严重的老工艺 , 以其清洁的生产工艺 ,
在环境污染防护 、环境污染治理方面 (见 2
1113 节)
都起着重要作用 。例如 , 用电渗析法可制高纯水以
及应用于海水淡化 ; 电浮选和电凝聚可用于各种用
水的预处理 。最近发展较快的电去离子技术 , 是将
电渗析与离子交换技术相结合而组成的一种新工
艺 , 它与反渗透装置联合已应用于工厂给水制备
中 。电去离子技术不仅具有很高的性能价格比 , 而
且无需使用酸 、碱再生化学剂 , 从而减少废液处理
和排放 。据预计 , 在今后的几年内大约有 85 %的
工业水处理系统要用到 RO/ EDI 技术
[ 21 ]
。
2
电化学技术与环境污染治理
2
11 液相污染治理
2
1111 无机污染废液处理
利用电沉积 、电化学氧化还原 、光电化学氧化
等电化学方法 , 可以处理多种无机污染废液 。如 :
有毒重金属离子 、有毒无机盐 (包括氰化物 、硫氰
酸盐) 、硫酸盐 、硫化物 、氨等 。
电化学法处理含有毒重金属离子的稀废液是最
常应用的 。
电镀 、冶金 、印刷电路 、显影等许多工业都排
放出大量含金属离子的稀废液 , 近年来对排放液中
金属离子的含量要求越来越严格 , 传统加碱沉淀金
属离子的方法只能使 Cu 、Zn 等少数金属离子达到
排放浓度要求 , 而且对环境有较大污染 。这促使电
化学方法处理金属离子稀废液得到了发展
[ 5 ,22 ,23 ]
。
电化学方法处理金属离子稀废液的效率取决于
被移除粒子的传质速率 、电极的有效面积 、副反应
的发生 , 而电极的结构和材料是影响传质速率和电
极的有效面积的主要因素 。因此 , 目前电化学方法
处理含金属废液工艺的技术核心及研究方向是具有
新型电极结构 、材料的电解槽的设计开发 。
电解槽的形式可分为 : 二维电极电解槽和三维
电极电解槽 。针对不同污染物和不同生产状况 , 各
种不同结构的电解槽在工业污染治理中得到应用 ,
见表 3 。
二维电极应用最多的是平面板电极和旋转圆筒
电极 。平面板电极电解槽应用范围广泛 , 它的结构
简单 , 电势和电流密度分布均匀 , 可以方便的定期
从开放阴极上取出电沉积的金属污染物 , 清除沉积
物后的电极可重复使用 。平面板电极电解槽的缺点
是不适用于对稀溶液的处理 。
旋转圆筒电极电解槽具有均匀的电势和电流密
度 ; 溶液在槽内湍流流动 , 因此有很高的传质速
率 ; 阴阳两电极距离间隔小 , 因此槽的占地空间
小 , 欧姆损耗小 ; 能够实现不间断生产 。旋转圆筒
电极电解槽主要应用于对 Fe 、Cu 、Ag 、Cr 、Ni 等
金属离子的去除或回收 。与平面板电极电解槽相
比 , 旋转圆筒电极电解槽的能耗较高些 。
三维电极电解槽的电极具有较大的表面积 , 传
质速率高 , 电极材料廉价 , 可在低电势条件下生
产 。常见的有填充床电极和流化床电极 。对三维电
极电解槽的研究重点正向着开发多孔新型电极材料
表
3
不同结构的电解槽在工业污染治理中的应用
电解槽结构
传质速率
k
m
/ m
・
s
- 1
溶液浓度低限
c
min
/ mol
・
m
- 3
可处理金属离子
二维
平面板电极
1
×
10
- 5
5
Cu (
Ⅱ
)
等
旋转圆筒电极
1
×
10
- 4
5
×
10
- 1
Fe (
Ⅲ
)
、
Cu (
Ⅱ
)
、
Cr (
Ⅵ
)
、
Ag (
Ⅱ
)
、
Ni (
Ⅱ
)
三维
高孔隙率三维电极 多孔电极
(
玻璃碳网电极
RVC)
1
×
10
- 2
5
×
10
- 3
Cu (
Ⅱ
)
、
Cr (
Ⅵ
)
、
Hg (
Ⅱ
)
、
Pb (
Ⅱ
)
低空隙率三维电极
填充床电极
2
×
10
- 4
5
×
10
- 4
Cu (
Ⅱ
)
、
Zn (
Ⅱ
)
、
Ag (
Ⅰ
)
流化床电极
6
×
10
- 3
1
×
10
- 2
Cu (
Ⅱ
)
・
3
7
4
・
第
5
期 侯峰岩等
:
电化学技术与环境保护