隨著環(huán)境科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,更為高效、經(jīng)濟(jì)的污染物處理技術(shù)逐步得到重視和利用,電化學(xué)技術(shù)處理環(huán)境污染物就是新近發(fā)展起來(lái)的環(huán)境污染控制技術(shù)之一,電化學(xué)技術(shù)具有運(yùn)行成本低、效率高,不產(chǎn)生2次污染,設(shè)備簡(jiǎn)單,兼具氣浮、絮凝、殺菌,尤其對(duì)難生物降解有毒污染物的去除非常有效,是目前國(guó)內(nèi)外研究較為活躍的領(lǐng)域。
1、污染物的電化學(xué)處理方法: 電化學(xué)法在污水、廢氣和重金屬離子等污染物處理中的應(yīng)用,從原理和方法上可以分為直接氧化、間接氧化、光電化學(xué)氧化、電還原以及電浮選/電絮凝等。
1.1 電化學(xué)氧化:電化學(xué)氧化分直接電氧化和間接電氧化,直接電化學(xué)氧化是通過(guò)鈦陽(yáng)極氧化使有機(jī)污染物和部分無(wú)機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。在生物難降解污染物的處理如苯酚、含氟有機(jī)染料、氰化物等污染物的處理中,直接陽(yáng)極氧化能發(fā)揮有效的降解作用。間接陽(yáng)極氧化則是通過(guò)陽(yáng)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(yáng)極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)使被處理污染物發(fā)生氧化,最終達(dá)到氧化降解污染物的目的。如在陽(yáng)極生成壽命短、氧化性極強(qiáng)的活性物質(zhì),已有研究表明這類短壽命中間物質(zhì)包括e-1(溶劑化電子)、HO·、HO2·、O2·等自由基,他們可以分解污染物質(zhì)。通過(guò)溶液中可再生氧化還原電對(duì)進(jìn)行有機(jī)污染物的氧化還原去除,如電解氯化鈉溶液產(chǎn)生ClO-。
利用在陰極還原為H2O2,而后生成HO·、進(jìn)而氧化有機(jī)物的方法的出現(xiàn),可用于處理苯酚、苯的衍生物(苯胺類)、HCHO及CN-。為加速HO·的生成,可采用鐵陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2+,發(fā)生Fenton反應(yīng):
Fe2++H2O2→OH-+HO·+Fe3+
反應(yīng)產(chǎn)生的HO·對(duì)有機(jī)物具有很強(qiáng)的氧化作用,Fe3+水解生成絮狀氫氧化鐵產(chǎn)生絮凝作用。
1.2 電化學(xué)還原:電化學(xué)還原即通過(guò)發(fā)生陰極還原去除環(huán)境污染物,可分為陰極直接還原和陰極間接還原。陰極還原可以處理多種污染物,如金屬離子、含氧有機(jī)物、二氧化硫氣體等。有機(jī)物直接電化學(xué)還原可以使多種含氯有機(jī)物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì),同時(shí)還可提高產(chǎn)物的生物可降解性,例如:
R—Cl+H++2e-1→R—H+Cl-
間接陰極還原主要是指利用電化學(xué)過(guò)程生成的一些氧化還原媒質(zhì),如Ti3+、V2+和Cr2+,將污染物還原去除,如二氧化硫的間接電化學(xué)還原,可以轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫:
SO2+4Cr2++4H+→S+4Cr3++2H2O
Cr3++e-1→Cr2+
同時(shí)陰極還原往往也是回收有價(jià)值物質(zhì)的一種方法,如電沉積回收金屬就是直接陰極還原過(guò)程。電沉積是利用電解液中不同金屬組分的電位差,使自由態(tài)或結(jié)合態(tài)的金屬在陰極析出的過(guò)程。金屬離子回收的電化學(xué)反應(yīng),最簡(jiǎn)單的金屬回收方式就是金屬陽(yáng)離子的直接還原Mn++ne-1→M在某些情況下,金屬不是以自由的離子狀態(tài)存在,而是以有機(jī)或無(wú)機(jī)配合物的配合狀態(tài)存在。以銅的配合物為例,此時(shí)的沉積反應(yīng)為:CuCl32-+e-1→Cu+3Cl-。
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