电絮凝技术在水处理中的应用
电絮凝在废水处理中的研究及应用
第51卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 8 2022年8月 Liaoning Chemical Industry August，2022收稿日期： 2021-12-03电絮凝在废水处理中的研究及应用刘海燕（沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168）摘 要：首先介绍了电絮凝的作用机理以及电絮凝应用中的优缺点，然后介绍了电絮凝在重金属废水、含油废水、含磷废水3种典型废水中的具体应用和电絮凝技术的改进方向，最后对电絮凝技术未来的发展趋势进行了展望。
关 键 词：电絮凝；机理；优缺点；废水处理中图分类号：X703.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）08-1125-03“十四五规划”对改善水环境质量，开展污水处理差别化精准提标提出全新的要求。
开发可靠和环境友好的废水处理技术逐渐成为研究热点，传统的化学法需要向水中添加一些化学物质，易产生二次污染，这使得近些年电化学技术不断兴起和完善。
电化学法处理废水时，根据原理与方法的不同主要分为电化学氧化法、电絮凝和电渗析法等[1]。
电絮凝法[2]由于其污泥产量少、不需要化学添加剂、环保、占地面积小、成本低、易操控等特点被广泛应用到废水以及饮用水处理行业，尤其是废水处理中的重金属废水[3]、含油废水[4]、含磷废水[5]。
1 电絮凝的作用机理电絮凝法的实质是在外加电源的条件下，使作为阳极的常用可溶性金属电极通过电解产生金属阳离子并溶解在溶液里，最常用的电极为铁或者铝，在碱性环境下通过水解、聚合反应与氢氧根反应形成络合物，这些络合物具有良好的吸附和凝聚作用，从而将污染物去除。
电絮凝技术处理废水中污染物的作用机理大体可分为3种，主要体现在絮凝沉淀作用、氧化还原作用和气浮作用。
其中絮凝沉淀作用主要体现在产生絮凝剂这一过程。
阴极极板上产生微小的氢气泡也会吸附在络合物表面，使络合物上升至电解液表层，起到气浮作用，从而实现去除污染物的目的。
电絮凝在水处理中的应用研究
电絮凝在水处理中的应用研究摘要：电絮凝是近年来兴起的一种对环境二次污染较小的环境友好型水处理技术。
因其具有去除污染物范围广、形成的絮体密实，澄清效果好、适用的pH 范围广泛的独特优点，在水处理中的越来越受到人们的关注。
本文通过对电絮凝的作用机理，在水处理方面的应用和不足的介绍分析，提出一些改进措施，为其更好的应用于水处理提供一定的理论依据。
关键词：电絮凝；水处理；应用Abstract: electric flocculation is the rise in recent years a second pollution to the environment smaller environment friendly water treatment technology. Because of its removal contaminants range, the body form flocculant close-grained, clarify effect is good, the applicable pH range of unique advantages in the water in the processing of more and more attention by people. This article through to the flocculation mechanism of action, and the application in water treatment and inadequate introduction and analysis, this paper puts forward some measures for improving the better used in water treatment to provide certain theoretical basis.Keywords: electric flocculation; Water treatment; application近些年，由于我国工农业的快速发展，大量工农业生产废水排入到河流等水体，导致很多水资源受到污染，使得我国水资源面临严峻的考验，对这些污染的水体治理已经刻不容缓。
电絮凝技术在煤化工废水处理中的应用
电絮凝技术在煤化工废水处理中的应用煤化工行业是我国重要的能源产业之一，然而，由于煤炭加工和燃煤过程中产生的废水含有高浓度的悬浮物、有机物和重金属离子等，对环境造成严重的污染。
为了解决这一问题，电絮凝技术被引入煤化工废水处理中，并取得了显著的应用效果。
本文将探讨电絮凝技术在煤化工废水处理中的应用原理、工艺优势以及未来发展前景。
1. 应用原理电絮凝技术是利用电解原理将直流电能转化为电化学反应能，通过电极产生负载离子，在电场作用下形成气泡或絮凝团体，然后通过离子间相互作用或气泡吸附悬浮物和溶解物，最终实现废水净化的过程。
在煤化工废水处理中，电絮凝技术可以有效去除废水中的悬浮物、有机物和重金属离子，减少废水中的污染物浓度，提高水质。
2. 工艺优势电絮凝技术在煤化工废水处理中具有以下优势：2.1 高效去除悬浮物和有机物电絮凝技术通过电击悬浮物和有机物，形成絮凝团体，使其很容易沉降或被过滤，从而实现高效去除。
此外，电絮凝技术可以处理高浓度的悬浮物和有机物废水，相比传统的物理净化方法更加有效。
2.2 快速反应速度电絮凝技术采用电解反应，反应速度快，可以在短时间内达到较高的净化效果。
这对于煤化工行业来说尤为重要，因为煤化工废水的处理需要在短时间内完成，以避免对环境造成更大的伤害。
2.3 适用于多种污染物的处理煤化工废水中常常含有复杂的污染物组分，如有机物、悬浮物和重金属离子等。
电絮凝技术可以同时处理这些不同类型的污染物，提高废水处理的综合效果。
2.4 低能耗和低污泥产生相比传统的化学净化方法，电絮凝技术能耗较低，因为它利用电能进行处理，不需要大量投入药剂和化学试剂。
此外，电絮凝过程中产生的污泥量较少，降低了处理后的污泥处理成本和二次污染的风险。
3. 发展前景电絮凝技术在煤化工废水处理中的应用已取得了良好的效果，但仍存在一些挑战和改进空间：3.1 技术改进目前，电絮凝技术在处理高浓度的重金属离子废水时效果较差，需要进一步改进电极材料和电流密度控制等关键技术。
0654.电絮凝在水处理中的应用
电絮凝在水处理中的应用絮凝是水处理过程最重要的物理化学操作过程之一，这一过程通常是脱稳和使小颗粒物凝聚成大颗粒。
目前，化学絮凝的可接受程度正逐渐变小，这主要是因为与化学试剂处理有关费用昂贵（如：产生污泥的体积大，产生有毒废物，昂贵化学药剂等），而絮凝过程可通过化学和电学途径即电絮凝技术而获得。
1 电絮凝的理论基础电絮凝一个复杂的过程，在电场的作用下金属电极产生阳离子在进入水体时包括许多物理化学现象，从离子的产生到形成絮体包括三个连续的阶段：（1）在电场的作用下，阳极产生电子形成“微絮凝剂”——铁或铝的氢氧化物；（2）水中悬浮的颗粒、胶体污染物在絮凝剂的作用下失去稳定性；（3）脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。
由于电絮凝过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。
电絮凝法具有很多的优点，如：（1）设备简单，占地面积少，设备维护简单；（2）电絮凝过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理；（3）操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；电絮凝法中常用的电极材料为铝和铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：铝阳极Al－3e→Al3e+ (1)在碱性条件下Al3e++3OH－→Al(OH)3 (2)在酸性条件下Al3e++3H2O→Al(OH)3+3H+（3）铁阳极Fe－2e→Fe2e+ (4)在碱性条件下Fe2e++2OH－→Fe(OH)2 (5)在酸性条件下4Fe2e++O2+2H2O→4Fe3e++4OH－（6）另外，水的电解还有氧气放出2H2O－4e→O2+4H+（7）在阴极发生如下反应2H2O+2e→H2+2OH－（8）电絮凝法在处理过程中具有多功能性，除了电絮凝作用之外还有电化学氧化和还原、电气浮等作用。
电絮凝法去除水中污染物过程见图1。
电絮凝法的原理和应用行业
电絮凝法的原理和应用行业1. 电絮凝法的原理电絮凝法是一种物理化学方法，用于处理废水和污水中悬浮固体、胶体物质的去除。
该技术利用电解作用和固液分离原理，通过电极间的电场来将水中的固体颗粒聚集，形成较大的絮凝体，达到废水的净化目的。
1.1 电絮凝法的基本原理在电絮凝法过程中，通常使用两个电极，即阳极和阴极。
当外加电压施加在这两个电极上时，阳极释放出阳极氧化物，而阴极释放出氢气。
这种物质的释放和气泡的形成导致了两个电场：带正电的阳极产生的电场和带负电的阴极产生的电场。
1.2 电极间电场的作用在电极间形成的电场下，水中的悬浮颗粒被吸引到极板表面。
同时，在极板表面的区域，由于相邻电极之间的电场差异，水中的离子产生氧化和还原反应。
这些反应促使水中的粒子和离子相互结合，形成絮凝体。
1.3 电絮凝法中的协同效应除了电极间电场的作用，电絮凝法中还存在协同效应。
这种效应是指在电解过程中产生的酸化和碱化等反应，可以调节溶液的pH值，进一步促进絮凝体的形成。
此外，由于电解时水的电解产生的气泡，还可以帮助将形成的絮凝体升至液体表面，从而更好地实现固液分离。
2. 电絮凝法的应用行业2.1 工业废水处理电絮凝法被广泛应用于工业废水处理领域。
工业废水中常含有各种悬浮固体、胶体物质和重金属离子等污染物，对环境造成严重污染。
电絮凝法通过将这些污染物聚结成絮凝体，从而实现对废水的净化。
该技术在钢铁、化工、电子等行业得到了广泛应用。
2.2 农田灌溉水处理传统的农田灌溉水处理方法往往无法有效去除水中的悬浮颗粒和有机物质。
而电絮凝法可以在灌溉前，将水中的污染物聚集成絮凝体，提高水质。
这在农田灌溉中防止土壤污染、促进土壤农业可持续发展等方面具有重要意义。
2.3 饮用水处理电絮凝法也可以用于饮用水处理，特别是处理含有高浓度有机物质和胶体悬浮物的水源。
通过电絮凝法初步去除水中的污染物，可以有效保障饮用水的安全性。
2.4 矿山废水处理矿山废水通常含有大量的悬浮颗粒、重金属离子等有害物质。
电絮凝技术在水处理中的应用
电絮凝技术在水处理中的应用电絮凝是一种对环境二次污染较小的废水处理技术。
电化学学科和电力工业的发展使电絮凝用于废水处理的成本大大降低，竞争力不断增强。
电絮凝法处理废水，一般不需要添加化学药剂，设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，污泥量少，后续处理简单［1］。
电絮凝可以有效去除污水中的重金属，阴离子，色度，有机物，悬浮固体甚至砷等有毒物质［2］。
近年来在国内外正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。
1电絮凝技术原理铝材和铁材由于价廉，易得和有效性而成为最常用的电絮凝极板材料［3］。
以铝做电极材料为例，说明电絮凝技术原理，电极反应如下［4］:阳极反应:Al-3e-→Al3 （1）Al3 nH2O→Al（OH）n3-n nH （2）阳极反应:3H2O 3e-→3/2H2（g）3OH-（3）可溶性阳极在通入电流作用下，溶解产生大量阳离子，阳离子经过水解、聚合形成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，这些产物吸附能力很强，起到凝聚、吸附等作用。
电解过程中，阳极和阴极上产生的氧气和氢气，黏附性能很强，在其上浮过程中将悬浮物带到水面上。
在电流作用下，还会发生电解氧化还原反应。
影响电絮凝对水的处理效果主要包括电极材料，电流密度，反应时间，极板间距，原水pH值等。
2电絮凝用于水处理2．1电絮凝用于工业废水处理电絮凝技术自20世纪初就已开始应用于废水处理中。
近年来，国内外电絮凝正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理，它可以有效去除工业废水中的重金属，色度，有机物等。
2．1．1对重金属离子的去除当含有重金属离子的工业废水中未被处理而直接排放时，容易被植物和鱼类吸收，这将通过食物链最终在人体内积累。
电絮凝可以有效去除水中的重金属离子。
F．Akbal等［5］利用铁铝电极能有效处理电镀废水，反应时间为20min，电流密度为10mA/cm2，pH为3．0时，铜、铬和镍的去除率达到100%。
电絮凝技术在工业废水处理领域应用
化
排放标准
0.5 0.05 1.5 0.5
0.03 0.3
工
艺
※数据为连续一个星期取样的平均值
流
※红色字体为未达标水质指标
程
3.工程案例
杭州福发纺织厂印染废水电絮凝处理流程
——实际工程案例3
工 艺 流 程
水
污染物项目
COD
质 进水浓度（mg/L)
1103
变 出水浓度（mg/L)
156
化
去除率(%)
以上合计：4.35元/吨
※数据为连续一个星期取样的平均值
3.工程案例
四川宏达集团公司冶炼废水电絮凝处理流程
——实际工程案例2
水 质
污染物项目 进水浓度（mg/L) 出水浓度（mg/L)
Pb2+ 2.53 0.28
Cd2+ 4.98 0.055
Zn2+ 57.48 0.142
Cu2+ 4.35 0.028
处理能力（t/h） 0.5 1 2 5 10 20 30 40
体积规格（M） 1.00×0.65×1.30 1.00×0.65×1.50 1.50×1.50×1.65 3.40×1.50×2.60 3.80×1.50×2.90 4.20×2.20×2.90 4.20×2.20×3.20 4.20×3.00×3.20
Cr6+ 168.3 0.069 99.95 0.5
PH 2.13 弱碱性
电絮凝运行成本：
电耗：约1.82元/吨水；（0.8元/度） 极板：约0.95元/吨水；（150g/t) 酸碱：约1.25元/吨水；（625g/t） 改性硅藻土：约0.3元/吨水；（150g/t） PAM：约0.03元/吨水；（3g/t）
电絮凝的基本原理和应用
电絮凝的基本原理和应用前言电絮凝是一种常见的物理化学处理技术，被广泛应用于水处理、废水处理以及固体废物处理等领域。
本文将介绍电絮凝的基本原理以及其在不同领域的应用。
一、电絮凝的基本原理电絮凝是利用电化学反应原理，通过外加电场来引起水中悬浊物和胶体物质的凝聚沉降。
其基本原理主要包括两个方面：电解和电絮凝。
1. 电解•在电絮凝过程中，电解是必不可少的。
电流经过电解质溶液时，会引起溶液中的阳离子和阴离子的运动。
•正极生成了大量氢气，并还原了水中的氢氧化物离子；负极生成了大量氢氧化物离子，并产生了氧气。
•电解会导致溶液中pH值的变化，从而改变悬浮物和胶体物质的电荷状态。
2. 电絮凝•电絮凝是指利用电解反应生成的气泡和极板表面的电解沉积物来促进悬浮物和胶体物质的凝聚。
•这些气泡和电解沉积物能够提供活化表面和吸附位点，使悬浮物和胶体物质聚集在一起形成絮体。
•极板表面的形态和材料选择对电絮凝效果有重要影响，常见的极板材料有铁、铝和钢等。
二、电絮凝的应用电絮凝技术已经在很多领域得到了广泛应用，以下列举了其中几个具体领域的应用案例。
1. 水处理•电絮凝技术可以有效去除水中的悬浮物、胶体物质和重金属离子等污染物。
•在污水处理厂中，电絮凝可以用于初次处理污水，减少化学药品的使用量，并提高处理效果。
•在饮用水处理中，电絮凝可以去除水中的浑浊物，改善水质。
2. 废水处理•电絮凝技术可以用于处理工业废水和农村生活废水。
•对于含有高浓度重金属离子的废水，电絮凝可以准确地去除，达到国家排放标准。
•通过调节电解质浓度、电极距离和电流密度等参数，可以实现对不同废水的有效处理。
3. 悬浮物固液分离•在某些工业过程中，需要将悬浮物与液体分离，以便进一步处理。
•通过电絮凝技术可以实现高效的固液分离，去除悬浮物，得到清洁的液体。
•电絮凝与其他分离技术相结合，如过滤、沉淀和浮选等，可以获得更好的分离效果。
4. 固体废物处理•电絮凝技术可以对固体废物进行处理和资源化利用。
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电絮凝技术在水处理中的应用
发表时间：2018-10-18T11:54:47.247Z 来源：《防护工程》2018年第12期作者：张晨
[导读] 逐渐受到研究者的关注。
将电絮凝技术应用到废水处理中，可利用废水的含盐特性，降低电絮凝所需的电量消耗，从而在较低能耗下达到废水处理的目的。
因此，电絮凝在废水处理中的研究与应用逐渐增多。
张晨
无锡新吴环保科技有限公司江苏无锡 214028
摘要：由于工业废水中含有大量的盐类对微生物有一定的抑制作用，采用常规生化方法处理废水较难达到处理需求，电絮凝技术因具有去除污染物效率高、操作简单和占地面积小等优点，逐渐受到研究者的关注。
将电絮凝技术应用到废水处理中，可利用废水的含盐特性，降低电絮凝所需的电量消耗，从而在较低能耗下达到废水处理的目的。
因此，电絮凝在废水处理中的研究与应用逐渐增多。
关键词：废水；电絮凝；污水处理
1前言
随着社会经济的发展，水资源需求量迅速增加，水资源污染等问题日益严重。
人们对于环境的关注度越来越高，为了更好实现对于环境的有效防治，有必要加强废水处理的管理，本文中，主要介绍了电絮凝技术的技术原理，以及其在废水处理中的应用。
2电絮凝技术
2.1技术原理
电絮凝技术，又称电混凝技术，该技术的作用原理是：对或多对金属电极(铝或铁)，在每对电极中加入电压，此时成对的金属阴阳极会发生一系列电化学反应，并在水溶液中形成电流，溶出Al3+或Fe2+等离子。
这些离子在水中进一步水解，通过类似于无机絮凝剂的反应过程和机理后，产生混凝或絮凝作用。
其中发生的主要反应如下：
阳极主要是Al电解生成Al3+反应：
在不同的pH条件下，金属离子及其水解聚合产物会与絮凝剂一样，具有吸附电中和、压缩双电子层、及沉淀网捕等作用。
电极表面释放出的微小气泡起到了搅拌的作用，加速了胶体颗粒的碰撞几率，产生的絮体密度小于水时就会上浮至水面，密度大于水时则下沉到水底，从而达到分离、去除的目的，能够有效地去除水中悬浮物、胶体、不溶性COD等化合物。
阳极表面会发生氧化反应，这种直接电氧化作用会使水中的Cl-转化成氯气，对水中水解后产生的次氯酸对有机物有很强的氧化能力，阴极在线释放出的高活性的氢对水中的一些物质具有很强的还原作用。
2.2技术特点
①在电场中产生磁场中带点粒子会相互吸引或排斥，增加碰撞几率。
②电场中，带异性电荷的粒子会在电场的作用下产生相反方向的电泳现象，从而使其互相碰撞凝聚；带同种电荷的粒子会因为所带电荷数和粒子质量的不同，在电场的作用下会产生不同的电泳速度，进而使其相互碰撞凝聚的几率成倍增加；。
③电解产生的气泡上升过程会产生搅拌作用，加速胶体碰撞。
3电絮凝影响因素研究
3.1 pH值
pH值主要影响水中絮凝体的形成和存在状态。
一般情况下，较低的初始pH值不利于絮凝体的形成；但在强碱条件下，部分絮凝体会发生溶解现象，影响絮凝体的形成。
实验表明，较高pH条件下(中性或弱碱)，絮凝体吸附架桥的效果更好，混凝效果更佳。
3.2电流密度
电流密度既可以影响絮凝剂的产生量，也可以影响阴极极板产生气泡的速率。
电絮凝过程的动力来源于电流，电流密度会影响溶液的混合和极板间的传质情况。
在高电流(1.0～3.0A)条件下，铬随时间变化去除效果基本不变，在低电流(0.05～0.1A)下，随反应时间的增加，铬的去除率逐渐升高。
一般情况下，电流密度越大，电絮凝效率越高，但电流密度过大会增大极板间电压，使金属离子和氢气产生速率增
加，影响絮凝剂的形成，也会加速电极的钝化作用，从而影响电絮凝效果。
3.3电解时间
电解时间影响金属离子和氢氧根离子的产生速率，同时决定阴阳离子的接触时间，影响絮体的形成量，从而改变絮体与污染物的接触效果，最终影响电絮凝处理废水中污染物的能力。
利用镁和电镀铁分别作阴极和阳极去除金属铬，发现六价铬的去除率在其他条件一定时，随电解时间的增加而增加。
3.4电导率
电导率对于电絮凝过程的影响主要体现在处理能耗方面。
采用电絮凝技术处理较低电导率的废水时，能耗较高，且电压过高可能使电极过度极化，导致电絮凝效率下降、电极寿命变短。
同时高电导率废水中的部分离子可能会加快金属极板的腐蚀，如氯离子会在铝电极表面发生点腐蚀而增加废水中铝离子浓度，进而使污染物去除效率增加，缩短电解时间。
因此，电絮凝技术比较适合处理电导率高的高盐废水。
4电絮凝技术在废水处理中的应用
4.1印染废水
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水，具有水量水质变化大、有机污染物浓度高、成分复杂、色度高、碱性大等特点，属于难处理的工业废水之一。
其常用处理方法主要有絮凝法、离子交换法、吸附法、氧化法、还原法、膜分离法、生物法等。
印染废水中的高电解质含量和高碱度使得废水具有很好的导电性，这一特点为电絮凝处理提供了良好的应用条件。
电絮凝反应可以通过絮凝沉淀使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，达到去除有机物和脱色的目的，同时伴随的气浮作用也能去除水中多种污染物，进一步增强脱色效果。
4.2电絮凝处理含油废水
乳化废水主要来自石油、化工、钢铁、炼焦、加油站、机械等工业企业，以及铁路运输、纺织、轻工业等行业。
如果乳化废水直接排放到水体中，油料将覆盖水面，破坏水体的生态平衡，也会造成水面上的火灾隐患。
电絮凝技术作为电泳的一个分支，在处理含油废水方面具有广阔的应用前景。
采用铁板为阳极处理油乳剂，优化了电流密度、板间距、电导率、pH值等影响因素。
试验结果表明，在电流密度为200A/m2、电导率0.081S/cm、极板间距为1cm、pH为2的条件下，电解15min后，COD和SS的去除率分别为72%和98%，耗电量为0.54kW·h/m3。
4.3电絮凝处理重金属废水
近十几年，我国有色冶炼、电镀、化工、印染等行业发展势头迅猛，同时也产生了大量高浓度重金属废水，这些重金属一旦进入环境，将对人体健康产生极大危害。
而电絮凝技术提供了一种高效深度处理重金属废水的方法。
有学者对比研究化学混凝和电絮凝法处理重金属废水的效果，化学混凝以Al2（SO4）3·18H2O和FeCl3·6H2O为混凝剂，电絮凝以铁板为阳极、铝板为阴极。
该混合重金属废水含有Cu、Cr和Ni，其初始质量浓度分别为45、44.5、394mg/L，采用化学混凝处理时3种重金属的去除率可达99.9%，而电絮凝方法则可在更短的时间内达到近乎相同的处理效果。
5结语
电絮凝综合了化学混凝和电化学的综合优势，可以完全去除污染物，尤其是普通方法无法处理的有机物和无机物，电絮凝具有十分明显的优势。
电絮凝可以单独进行污水处理，也可与其他技术联合使用处理废水。
参考文献
[1]周振.电絮凝技术在水处理中的研究进展综述[J].净水技术，2015(10).
[2]张尊举.电絮凝法处理污水处理厂尾水的研究[J].水处理技术，2016(08).。