电化学废水处理

电化学氧化废水 及其电极材料
王万峰
水中污染物分类



耗氧污染物 致病污染物 合成有机物 植物营养物 无机物及矿物质 由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物 放射性物质 热污染
电化学水处理技术的优点




避免引起二次污染 可控性强 反应条件温和，常温常压 操作简单 当废水中含有金属离子时，阴阳极可同时 起作用。 兼具气浮、絮凝、消毒作用 占地面积小，适合人口拥挤城市污水处理
Hale Waihona Puke BaiduSA的应用

DSA主要用在电化学和电冶金 使用金属阳极的电解行业有： 氯碱工业、铝酸盐生产、次氯酸生产、 电解有机合成、水电解、污水处理、处理 氰废水、电渗析法淡化海水

电化学燃烧法

电化学转化法
谢谢
有机电机反应分类

按反应方式分类： 1）直接反应 2）间接反应
按通电方式分类： 1）恒电流电极反应 2）恒电势电极反应

间接反应

催化剂
短寿命中间物（包括：es ( 溶剂化电子) 、 HO、HO2、O2-等自由基

电化学催化氧化有机废水原理
主要问题


未能广泛应用的原因：效率不高，经济上不合 理 处理难降解有机物的难点： 1）处理废水时间问题（效率问题） 2）电极寿命问题（电极的稳定性）
DSA 导电机理

涂层固溶体可用如下通式表示：

电子能带 在此能带中不像满带中的电 子受到束缚，只需0.2ev就能激发到导带上， 达到半导体的能带结构
DSA的失效机理


阳极在电解运转过程中，当电压升得很高， 实际上没有电流通过时，这种现象称为阳 极钝化。 其主要原因： 1）涂层剥落 2）涂层存在裂缝 3）Ru O2的溶解
目前的热点问题：电极材料、结构及制备方法
阳极的使用与改进

石墨电极（通过电热结晶法制的） 缺点：电阻大，电能消耗大；电极损耗， 电极极距变化，电解不稳定；
铂电极 优点：良好的耐腐蚀性、导电性，放氯反 应有很好的活性表面； 缺点：价格昂贵，无法实现大规模工业化

电极材料
钛基涂层电极 发明镁热还原法制钛 钛金属：稳定的氧化膜保护，耐久性，稳 定性，机械加工好； 中间层：增加结合力，防止涂层剥落、避 免钛基体钝化，提高氧化物阳极的使用寿 命
以涂层剥落为例

钛阳极由钛基体和活性涂层组成，起电化 学作用的只是活性涂层，当涂层与基体粘 结不够牢固，从基体上剥落下来，达到一 定程度，钛阳极即失去作用。
剥落机理：电化学析气，聚集、扩散、破 裂产生张应力。

DSA涂层电极的制备方法



溅渡法 热解喷涂法 浸渍或涂刷法 化学气相沉积法CVD 物理气相沉积法 电沉积法 电化学阳极氧化法 溶胶-凝胶法