电化学法消毒处理医院污水的试验研究
《2024年电化学水处理技术的研究及应用进展》范文
《电化学水处理技术的研究及应用进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展，水资源的污染问题日益严重，传统的水处理方法已经难以满足日益增长的处理需求。
电化学水处理技术作为一种新型的水处理技术，以其独特的优势逐渐受到广泛关注。
本文将详细介绍电化学水处理技术的研究现状、应用进展以及未来发展趋势。
二、电化学水处理技术概述电化学水处理技术是一种利用电化学反应来处理水体的技术。
它主要通过在特定的电场作用下，使水体中的离子发生电解、氧化还原等反应，从而达到去除污染物、消毒杀菌等目的。
电化学水处理技术具有能耗低、处理效率高、环境友好等优点。
三、电化学水处理技术研究进展1. 电解氧化技术：电解氧化技术是电化学水处理技术中的一种重要方法。
通过电解过程，使水体中的有机物在阳极发生氧化反应，达到去除有机物、降低污染的目的。
近年来，研究人员对电解氧化技术的反应机理、影响因素等进行了深入研究，提高了电解效率和处理效果。
2. 电解还原技术：电解还原技术是利用阴极的还原作用去除水体中的重金属离子、硝酸盐等污染物。
研究人员通过优化电极材料、调整电流密度等手段，提高了电解还原技术的处理效果和效率。
3. 电吸附技术：电吸附技术是一种利用电场作用将水体中的离子吸附到电极表面的方法。
近年来，研究人员对电吸附技术的吸附机理、影响因素等进行了深入研究，为电吸附技术的应用提供了理论依据。
四、电化学水处理技术应用进展1. 工业废水处理：电化学水处理技术在工业废水处理中具有广泛应用。
例如，利用电解氧化技术去除有机物、降低COD（化学需氧量）；利用电解还原技术去除重金属离子等。
通过电化学水处理技术，可以有效降低工业废水的污染程度，提高废水的可回收利用率。
2. 饮用水处理：电化学水处理技术在饮用水处理中也有重要应用。
例如，利用电吸附技术去除水中的重金属离子、有机物等污染物；利用电解过程产生次氯酸等消毒剂，对水进行消毒杀菌。
通过电化学水处理技术，可以有效保障饮用水的安全性和卫生性。
污水处理中的微生物电化学技术研究
污水处理中的微生物电化学技术研究随着城市化的进一步发展，污水处理成为了一个亟待解决的问题。
在传统的污水处理方法中，微生物电化学技术引起了研究人员的广泛关注。
微生物电化学技术不仅能够高效地清除有机物和无机盐，还能够转化废水中的污染物为电能，具有很高的应用潜力。
微生物电化学技术的基本原理是通过微生物反应产生的电流来驱动废水的处理过程。
在这个过程中，通过微生物菌膜形成的生物燃料电池，利用底物氧化产生的电子传递给外部电极，从而形成电流。
这种电流可以被用于污水处理，将有机物转化为无害物质，并使废水得到有效的净化。
微生物电化学技术在实践中已经取得了显著的成果。
研究人员发现，微生物电池在处理废水中的有机物和无机盐方面表现出了很高的效率。
通过优化微生物菌株和聚集物质，可以显著提高微生物电池的性能。
此外，通过控制温度、降低水解势差、光照和电极材料的选择，也可以进一步提高微生物电池的性能。
除了在废水处理中的应用，微生物电化学技术还可用于能源回收。
由于微生物电池产生的电流，可以被收集和储存，这样就可以将废水处理过程中产生的能量再利用。
这种能源回收的方法为可持续发展提供了一个新的途径。
尽管微生物电化学技术在废水处理和能源回收上有很多潜力，但是仍然存在一些挑战。
首先，微生物产电过程的效率并不是很高，还需要进一步改进电池结构和微生物菌株的选择。
其次，微生物产电过程在工程应用中面临着一些技术难题，如电极材料的寿命、膜阻和阻抗问题等。
此外，微生物电池还面临着一些运营成本上的挑战，比如微生物菌株的培养和维护，以及电极的材料和制造成本等。
这些问题需要进一步的研究和发展。
总的来说，微生物电化学技术作为一种新兴的废水处理技术，具有很高的潜力和应用价值。
它不仅可以高效处理废水中的有机物和无机盐，还能够实现能源的回收利用。
然而，目前仍存在一些技术挑战和经济成本问题，需要进一步的研究和改进。
随着技术的不断发展，相信微生物电化学技术将在未来的废水处理领域发挥越来越重要的作用，为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。
电化学污水处理技术及应用研究
电化学污水处理技术及应用研究一、引言电化学污水处理技术是目前广泛应用于污水处理领域的一种技术，它利用电化学反应的原理将污水中的有机物、重金属等污染物降解，达到净化水体的目的。
本文将介绍电化学污水处理技术的原理、分类、应用研究等方面。
二、电化学污水处理技术原理电化学污水处理技术是利用外加电场使电极上的污染物电化学氧化还原，降解污染物；或者利用电化学沉积将电极上的污染物附着在电极表面，达到净化水体的目的。
该技术通常使用铁、铝、铜等金属作为阳极或阴极，利用电解槽或流动电池将污水通过电解器处理，还可以使用电渗析技术、电析技术和电膜技术等。
其中，电渗析技术实现离子的分离和浓缩；电析技术主要用于将溶解在水中的阴、阳离子去除；电膜技术是用膜分离技术将离子从溶液中剔除。
三、电化学污水处理技术分类根据不同的原理和应用场景，电化学污水处理技术可以分为电化学氧化技术、电化学还原技术和电化学膜技术等。
1、电化学氧化技术电化学氧化技术是将污水中的有机物通过氧化反应转化为CO2和H2O，其中阳极用于催化有机物的氧化效果，阴极用于还原膜制造，例如防腐、氧气还原等。
与其他污水处理技术相比，电化学氧化技术没有剩余的废物或化学剂。
2、电化学还原技术电化学还原技术是利用电流、电极电位和电化学反应完成污水中溶解性重金属和其他毒性离子的转化。
具有选择性和高效率的优点，但需要阴极表面的稳定性。
3、电化学膜技术电化学膜技术是利用电化学反应和膜分离技术进行污水处理的一种方法。
它使用了电解膜等离子膜作为隔离层，在电解槽中使带电离子通过膜，进而实现电渗析、电析等处理。
四、电化学污水处理技术应用研究电化学污水处理技术是一种广泛应用于污水处理领域的技术，在实际应用中得到了较好的成果。
1、电化学污水处理技术在污染物治理方面的应用电化学污水处理技术在治理有机物、重金属等污染物污染方面得到了广泛应用。
国内外许多研究人员主要关注的是电氧化技术在小型、中型废水处理工程中的应用，和其在处理重金属含量废水方面的应用。
微生物电化学系统在废水处理中的应用研究
微生物电化学系统在废水处理中的应用研究微生物电化学系统（Microbial Electrochemical Systems, MES）是一种创新的废水处理技术，通过利用微生物在电致化学循环中的作用，将废水中的有机物与无机物转化为电流和产氢等产物。
这种技术近年来得到了越来越多的关注，被认为是一种可持续、高效的废水处理方法。
微生物电化学系统主要由两个关键组成部分组成，即阳极和阴极。
阳极是微生物附着生长的地方，通过微生物的代谢活动将有机废水中的有机物氧化成电子和质子。
这些电子和质子会通过外部电路传导到阴极，与氧气或其他电还原体结合，实现电子和质子的还原。
在这个过程中，产生的电流可以被收集和利用，同时也可以产生其他产品，如氢气等。
微生物电化学系统在废水处理中具有多种优势。
首先，它是一种低能耗的技术，能够在室温下运行，不需要外部能源输入。
其次，微生物电化学系统具有高效去除废水中有机物的能力，能够将有机废水中的高浓度有机物转化为电流和其他产物，减少废水排放的负荷。
此外，该系统还能够同时降解废水中的氮、磷等无机物，实现全面的废水处理效果。
最重要的是，微生物电化学系统还能够利用产生的电流或氢气等产物进行能源回收，提高废水处理的可持续性。
近年来，微生物电化学系统在废水处理领域取得了一系列研究进展。
研究者们通过调节阳极和阴极的材料和结构，优化微生物附着和电子传导，提高废水处理效率。
一些研究还将微生物电化学系统与其他废水处理技术相结合，如生物膜反应器、活性污泥法等，进一步提高了废水处理的效果。
此外，一些研究还探索了微生物电化学系统在处理特定废水中的应用，如含重金属废水、有机溶剂废水等。
这些研究为微生物电化学系统在废水处理中的应用提供了新的思路和方法。
除了在实验室中的研究，微生物电化学系统也在实际工业和农业废水处理中得到了应用。
一些企业和机构已经采用了微生物电化学系统进行废水处理试点和示范项目，取得了良好的效果。
例如，某些纺织工厂利用微生物电化学系统将含有机染料的废水处理后达到了排放标准，并获得了能源回收的经济效益。
利用电化学技术处理污水的可行性分析
电化学技术具有高效、环保、操作简 便等优点，与传统污水处理技术相比 具有更高的处理效率和更低的成本。
研究局限与不足
01
电化学技术的能耗较高，需要进一步降低处理成本和
提高能效。
02
电化学技术的处理效果受到水质波动的影响较大，需
要进一步完善技术的适应性和稳定性。
03
电化学技术的电极材料和反应器设计等方面仍需进一
生化法
处理时间长，对环境条件要求高， 且对某些有毒有害物质的处理效果 不稳定。
对新污水处理技术的需求
减少二次污染，符合绿色 发展理念。
处理成本低，资源利用率 高。
能够快速、有效地处理各 类污染物。
高效性
经济性
环保性
04
电化学技术处理污水的实验研究
实验设备与实验材料
实验设备
电解槽、电源、电极板、搅拌器、pH 计、电导率仪等。
实验材料
不同种类的污水，如生活污水、工业 废水等。
实验方法与实验过程
实验方法
采用控制变量法，对比不同电化学参数对污水处理效果的影 响。
实验过程
将污水加入电解槽中，设置电解电压、电流密度等参数，进 行电解处理；同时，通过搅拌、调节pH等手段，优化污水处 理效果。
实验结果与分析
结果
实验结果表明，电化学技术能够有效去除污水中的有机物、重金属离子等污染物，提高水质。
利用电化学技术处理污 水的可行性分析
汇报人：可编辑 2024-01-04
目录
• 引言 • 电化学技术原理 • 污水处理现状及问题 • 电化学技术处理污水的实验研究 • 电化学技术处理污水的可行性分析 • 结论与展望
01
引言
研究背景
全球水污染日益严重
电化学消毒法处理污水
电化学消毒法处理污水1 引言消毒是水处理工艺流程中的一个重要处理单元，常见的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等.但氯消毒过程中会产生三氯甲烷、卤乙酸等消毒副产物，而臭氧消毒、紫外线消毒则因成本高、维护费用和能量损耗大而使应用受到限制.20世纪50年代，电化学法开始被研究用于水的消毒，该方法具有环境友好、安全、效率高、处理费用低等优点，因此，受到越来越多的关注.电化学消毒体系中，微生物的灭活机理包括电场的直接作用、电化学过程产生自由氯组分的作用和活性基团的作用.目前对电化学消毒影响因素的研究较多，除了电极材料和电化学反应器形式外，反应的操作条件，如电流密度、pH值、电解质组成等也是不容忽视的因素.电化学消毒能够有效杀灭水中的大肠杆菌、MS2噬菌体、隐性孢子虫等，但其对水中某些高风险微生物，如抗生素抗性菌的灭活研究则较少.因此，本研究通过对模式大肠杆菌的灭活试验，优化电化学消毒系统的参数和操作条件，在此基础上进一步考察电化学消毒法对四环素抗性大肠杆菌的灭活效果及其抗性变化，从而为电化学消毒方法的评价提供支持.2 材料与方法2.1 水样与抗生素储备液配制试验所用模式菌株分别为大肠杆菌(E.coli CGMCC 1.3373)和四环素抗性菌(E.coli CGMCC 1.1595)，购于中国科学院菌种保藏中心.用营养肉汤液体培养基(蛋白胨10 g · L-1，牛肉浸出粉3 g · L-1，氯化钠5 g · L-1)在37 ℃、160 r · min-1下培养16~24 h，10000 r · min-1离心10 min后，将菌体再悬浮于含0.05% NaCl的去离子水中，使水样中模式菌浓度约为106 CFU · mL-1.配制浓度为800 mg · L-1的青霉素、氯霉素和四环素储备液，并进行过膜除菌，具体配制方法见表 1. 将抗生素储备液避光保存于-20 ℃冰箱内，保存时间不超过1周.表1 抗生素储备液的配制浓度及方法2.2 电化学消毒装置本研究构建了4套电化学消毒小试装置，每套装置均由消毒槽、直流稳压电源、电极板组成.消毒槽为长方体，有机玻璃材质，消毒槽内部左右两侧分别固定有阴极和阳极电极板.4套装置电极板面积均为50 mm×50 mm，极板间距分别为30、50、70、90 mm.阴极采用不锈钢板，阳极分别采用钌铱涂层、铅涂层和铱钽涂层的钛电极板.系统采用直流稳压电源(深圳兆信电子仪器设备厂，RXN-605D)，电压范围0~55 V，电流0~3 A.2.3 消毒试验条件为探究装置参数对消毒效果的影响，在连续流条件下，分别改变阳极极板材料和极板间距，在相同消毒条件下考察电化学装置对大肠杆菌CGMCC 1.3373的灭活效果.一般采用对数去除率，即消毒后微生物存活率倒数的对数值(以10为底)表示灭活效果，如对数去除率2对应的灭活率为99%.在确定最佳装置参数后，进一步考察pH、水温和NaCl浓度等水质条件对大肠杆菌CGMCC 1.3373电化学消毒特性的影响.最后，考察电化学装置对四环素抗性菌CGMCC 1.1595的灭活效果及对其抗性的影响.具体试验条件如表 2所示.表2 电化学消毒试验条件2.4 分析方法水样中的大肠杆菌和四环素抗性菌浓度采用平板培养法测定.用磷酸缓冲盐溶液(Phosphate Buffered Saline，PBS)以10倍梯度稀释水样，取1 mL不同倍数的稀释液加入培养皿(Φ90 mm)中，加入10 mL营养琼脂培养基(蛋白胨10 g · L-1，牛肉膏粉3 g · L-1，氯化钠5 g · L-1，琼脂15 g · L-1)，摇匀凝固后，倒置放于37 ℃培养箱内培养24 h，计所有菌落数，用单位体积水样的菌落形成单位(CFU · mL-1)表示细菌浓度.每次测定设2个平行样.为了表征四环素抗性菌的抗性变化，用含一定浓度抗生素(青霉素、氯霉素和四环素的浓度分别为16、32、16 mg · L-1)的营养琼脂培养基测定四环素抗性菌浓度，用所得结果与普通培养基测定结果之比(N抗性培养基/N普通培养基)表示四环素抗性菌抗性.该比值越高，表示抗性越强.3 结果与讨论3.1 不同装置参数对消毒效果的影响3种不同阳极电极板对普通大肠杆菌的电化学灭活效果如图 1所示，在实验过程中调整电极板之间的电压和电流，保证在相同的电功率下进行消毒.由图 1可以看出，钌铱涂层钛电极板的效果明显好于铅涂层和铱钽涂层钛电极板，因此，在后续的试验中采用钌铱涂层钛电极板作为反应器的极板.电化学消毒机理包括电场直接作用灭菌、电解产生自由氯灭菌和电解产生羟基自由基等强氧化性物质灭菌等.研究发现，电解产氯对消毒效果的贡献较大.为了探究不同阳极板消毒效果的差异，进一步测定不同电极板在消毒20 s时产生的余氯量，结果如图 2所示.由图 2可知，钌铱涂层钛电极板在消毒20 s后产生的余氯明显高于铅涂层和铱钽涂层钛电极板，该结果表明钌铱涂层钛电极板产氯效率高是其消毒效果好的重要原因.图1 阳极电极板材料对大肠杆菌灭活效果的影响图2 不同阳极电极板材料产生余氯对比进一步考察不同电极板间距对电化学消毒效果的影响，结果如图 3所示.由图 3a可知，在流量相同且电功率相同的条件下，极板间距为50 mm时，电化学消毒效果最好.由图 3b可知，在停留时间相同，即流速相同的条件下，极板间距30 mm与间距50 mm的装置消毒效果类似，而极板间距为50 mm装置在相同时间内处理水量是间距为30 mm装置的1.7倍.综上可知，极板间距为50 mm的装置消毒效果最好.图3 电极板间距对普通大肠杆菌对数去除率的影响(a.不同流量下的电化学灭活效果;b.不同停留时间下的电化学灭活效果)3.2 水质条件对消毒效果的影响在其他影响因素相同的条件下，分别改变pH、温度、NaCl浓度等水质条件，考察以上因素对电化学消毒效果的影响，结果如图 4所示.图4 pH(a)、温度(b)和NaCl浓度(c)对大肠杆菌灭活效果的影响从图 4a可以看出，随着pH值的增加(5.0~7.0)，电化学法对大肠杆菌的灭活效果随之降低，灭活率下降，表明在酸性条件下电化学消毒的效果较好.这可能是因为在酸性条件下，电化学法产生的氯气能有效溶解在水中，形成杀菌效果较好的HClO.而在碱性条件下，会形成较多的ClO-，杀菌效果较差.从图 4b可以看出，随着温度的升高(10~30 ℃)，电化学法对大肠杆菌的消毒效果显著增强.这可能是由于温度升高，电化学反应速度加快，相同时间内氯气等活性消毒成分产量增加的缘故.从图 4c可以看出，电化学消毒系统对大肠杆菌的对数去除率随NaCl浓度升高而增加.当NaCl浓度为0.01%时，消毒15 s时对数去除率仅有1.7，而当NaCl浓度上升至0.05%和0.10%时，消毒15 s时大肠杆菌的对数去除率分别增大到5.2和6.5.这是因为水中NaCl浓度越高，单位时间内电化学作用产生的氯气越多，对微生物的杀灭作用也越强.与氯消毒相比，电化学消毒体系产生的电场直接作用能导致细菌细胞膜分解或发生电穿孔现象，从而使自由氯进入细胞内部的能力大大提升，可能使得在相同氯剂量下的电化学消毒效果要好于氯消毒.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
2023年度电化学方法处理印染污水的研究
2023年度电化学方法处理印染污水的研究随着印染企业的发展，印染污水治理成为了一个十分重要的问题。
传统的生化处理方法难以处理印染污水中存在的高浓度色素和有机物，因此电化学方法成为了一种有前景的印染污水处理技术。
本文就2023年度电化学方法处理印染污水进行研究。
一、电化学方法处理印染污水的原理电化学是一种以电场力、电化学反应和质量传递为基础的化学过程。
在处理印染污水时，电化学原理主要体现在电解作用和电催化作用上。
电解作用是指在电场作用下，离子会在电解质溶液中向电极移动并进行电化学反应，从而实现污染物的分解和去除。
在印染污水处理中，电解方法可将有机物氧化为二氧化碳、水、无害物质，并还原金属离子为金属元素。
电解氧化和电解还原是印染污水处理中广泛采用的电化学方法。
电催化作用是指在电极表面产生的电位差和电催化物质的参与下，污染物与电极表面的反应得到加快。
一些电催化剂可以在印染污水处理中，以较小的电位加速有机物的氧化，这种电催化技术具有较高效率和较低的能量消耗，被广泛研究和应用。
二、电化学方法处理印染污水的技术路线电化学方法实现印染污水的处理主要包括以下步骤：1.预处理：印染污水经过初步处理后，即可进行电化学处理，包括沉淀、过滤、pH调节等预处理工序。
2.电极材料选择：印染污水特性和处理目的不同，应选择不同材料和形式的电极。
3.电化学反应：选定电极后，印染污水的有机物与电极表面进行氧化或还原反应。
4.反应产物处理：处理后的印染污水中仍有残存的金属离子和化学物质等，对其进行进一步处理以满足处理后的使用要求。
5.尾水处理与回收：印染污水处理后的尾水可以通过进一步高效处理回收水源，减小对环境的影响，节约用水成本。
三、电化学方法处理印染污水的应用案例在目前的印染工业中，电化学方法得到了广泛的应用和推广。
例如，2008年，印度的一家纺织公司针对氮和磷污染物进行了电化学处理，达到了控制排放的效果。
2009年，中国南京一家印染企业成功地将电石氯碱废水处理后，实现了回收和重用。
污水处理电化学因素实验方案设计
污水处理电化学因素实验方案设计为了解决污水处理过程中的环境保护问题，电化学方法被广泛应用于污水处理领域。
电化学技术是利用电化学反应来分解有机物和氧化还原反应处理一些难降解的污染物。
针对这一问题，本文将提供一种污水处理电化学因素实验方案设计。
1. 实验目的本实验旨在研究影响污水处理电化学效果的因素，并验证其对处理效率的影响。
通过调控这些因素，探索最佳的污水处理电化学方法，以便在实际应用中提高污水的处理效率。
2. 实验装置和材料准备2.1 实验装置本实验采用一套常规的电化学实验装置，包括电解槽、电源、电极等主要设备。
2.2 材料准备准备一种模拟污水，可以采用浓度为1-5 g/L的有机物溶液作为模拟污水。
此外，还需准备阳极和阴极材料，可以选择常用的金属、合金或氧化物作为电极材料。
3. 实验步骤3.1 设计不同的实验组合根据实验目的，设计不同的实验组合，包括改变电压、浓度、电流密度、氧化剂的添加等因素。
例如，可以设置不同的电解时间和不同的电极间距，分别记录和比较不同因素对处理效果的影响。
3.2 实验操作将模拟污水加入电解槽中，安装好阳极和阴极，并调整电极间距。
根据实验组合的设计，设置合适的电压和电流密度。
在实验过程中，可以通过改变电解时间和氧化剂的添加来观察不同因素对处理效果的影响。
3.3 数据记录和分析实验过程中，及时记录实验数据，包括电流、电压、电极间距、处理效果等指标。
使用适当的统计方法，对数据进行分析，比较不同实验组合的处理效果。
4. 实验结果与讨论根据实验数据的分析，得出以下结论：4.1 不同电压对处理效果的影响通过改变电压，可以发现在适当范围内，电压的增加会使处理效果明显提高，因为电压的增加能够增大电解的能量输入，加速有机物的氧化分解。
4.2 不同浓度对处理效果的影响浓度的增加会导致处理效果的下降，因为高浓度的有机物会阻碍电解反应的进行，产生过多的氢气，从而减少氧化剂的生成，影响处理效果。
4.3 不同电流密度对处理效果的影响电流密度的增加可以提高处理效果，当电流密度过小时，电化学反应速度不足以完成污水的处理，但当电流密度过高时，会产生过多的氢气而降低氧化剂的生成。
基于电化学方法的污水处理技术研究
基于电化学方法的污水处理技术研究第一章：引言随着经济的发展和城市化进程的加快，污水治理逐渐成为了人们日常关注的问题。
传统的污水处理方法对环境污染严重，像化学沉淀、生物方法等都存在一些问题。
而基于电化学方法的污水处理技术因其高效、环保等特点，逐渐引起了科学家的关注和采用。
本文将举例说明电化学方法的原理、优势，以及在污水处理领域中的应用研究，并提出当前方法存在的问题和未来的发展趋势。
第二章：电化学污水处理技术的原理2.1 电化学反应的基本特征电化学反应是指在电极表面，由于电子传递而引起的化学反应。
为了更好地理解电化学反应，需要了解一些基本概念。
2.1.1 基本电化学术语（1）电极：电极是指在两个电极之间传递电子的材料，通常分为阳极和阴极两类。
（2）电解液：电极两侧的物质，其中至少含有一种可离子化物质。
（3）电子传递：电子从一种元素向另一种元素转移。
2.1.2 电池反应的基本类型电化学反应通常分为两种类型：氧化还原反应和非氧化还原反应。
其中，氧化还原反应是指在电子传递过程中，得到或者失去电子；非氧化还原反应是指在电子传递过程中，没有得到或失去电子。
在电子传递过程中，电子会从阳极流向阴极，同时电解液中的离子也会在正极的作用下向阴极移动，因此产生电流。
2.2 电化学污水处理技术的原理电化学污水处理技术是利用电极的阳、阴极作用，在电解液中进行氧化还原反应的过程。
具体步骤为：将污水通过某种方法排放至电化学处理反应槽内，在反应槽内分别配置阳极和阴极，通电后污水中的污染物离子会受到电子的作用而吸附在电极上，在电极表面与水分子进行化学反应，发生氧化或还原反应，最终降解成氧化产物，达到净化水的目的。
其中，阳极氧化剂和阴极还原剂的筛选需根据电池反应类型的特点，选定合适的还原剂/氧化剂和电极材料，以实现最高效、最环保的方式。
第三章：电化学污水处理技术的优势3.1 高效性电化学污水处理技术具有较高的处理效率，污水中绝大部分有机物质能被氧化分解，可降低COD、BOD、TOC等指标，除去浑浊物和有色物等。
微生物电化学技术在废水处理中的应用研究
微生物电化学技术在废水处理中的应用研究随着人口增长和工业化的加速发展，废水污染已成为世界各地环境保护的重要问题。
传统的废水处理方法存在着效率低、成本高、不可持续等问题。
微生物电化学技术作为一种新兴的水处理技术，因其高效、低成本、可持续等优点备受关注。
本文将对微生物电化学技术在废水处理中的应用进行探讨和研究。
微生物电化学技术是利用微生物与电极之间的相互作用来改善或加快化学反应的技术。
在废水处理过程中，微生物电化学技术具有以下几个关键方面的应用：微生物燃料电池、微生物电解池、微生物阴极和阳极。
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells，MFC）是一种通过微生物催化底物氧化，同时从催化反应中收集电子并产生电能的设备。
它以废水为基质，利用废水中的有机物作为电子供体，通过微生物菌群的生物催化作用，将有机物转化为电能和废水中的二氧化碳等无害物质。
微生物燃料电池的应用可以实现废水的治理和能源的回收利用。
研究表明，微生物燃料电池可以高效去除废水中的有机物质，同时产生电能，有望在废水处理领域发挥重要作用。
微生物电解池（Microbial Electrolysis Cell，MEC）是一种利用微生物催化底物还原反应，并将电流输入到电解质中达到分解有机物的过程。
在微生物电解池中，负极上的微生物从有机底物中提取电子，通过导电网将电子引导到阳极上，阳极上的微生物通过与空气中的氧气结合以释放电子，从而实现有机底物的电解。
微生物电解池可以高效地降解废水中的有机物，产生氢气等可再生能源，同时还可以去除有机废水中的其他污染物，如重金属离子、农药、药物残渣等，具有广阔的应用前景。
微生物阴极是一种将微生物与电极直接接触并通过电子传递进行反应的技术。
在微生物阴极中，微生物通过电子传递将废水中的有机底物或无机物转化为无害的产物。
在这个过程中，微生物需要吸附在电极表面并与电极进行电子交换。
微生物阴极技术除了能有效去除废水中的有机物质外，还能够去除其他的有害物质，如硫酸盐、氮化物等。
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物的钛板, 其贵金属氧 化物催化机理 一般认为是 : ( 1) 由于这些贵金属氧化物的存在增加了阳极的比 表面积 , 使污水中的病菌和病毒被催化剂吸附 , 与电 解产生的活性组分以活化络合物形式结合 , 使吸附 量大大提高 , 病菌和病毒在催化剂表面具有很高的 浓度; ( 2) 催化剂对活性氧和活性氯有强烈的吸附 作用, 使杀菌活性组分在催化剂表面也具有很高的 浓度; ( 3) 经表面改性后的催化剂表面存在着大量 含氧基团, 如 HO ∃ , 促进氧化反应的进行。这样在 催化剂表面杀菌活性组分与污水中的病菌和病毒的 浓度很高, 反应条件得到改善, 使钛板的杀菌能力大 大提高。因此, 石墨和表面涂有贵金属氧化物的钛 板作阳极进行电化学消毒的机理主要是电解产生的 杀菌活性物质的氧化还原反应。实验结果表明 , 对 表面涂有不同贵金属氧化物的钛板, 其催化杀菌的 机理不同, 机理研究是充分发挥电化学消毒处理医 院污水的基础性工作。 3 . 2 电流密度和水力停留时间对消毒效果的影响 选用涂有贵金属氧化物的钛板作阳极, 不锈钢 板作阴极, 保持污水体积为 1000 mL, 控制两极电压 为 30 V, 空气流量为 40 L / h 、 极水比为 1 . 0 , 水力停 留时间 分 别 为 5 、10 和 15 m in; 电流 密 度 为 0 ~
能被激 活成 C lO2、 HCl O、 C lO 等活性 氯, 活性氧和 活性氯的存在对污水中的病菌和病毒起到了协同杀 理 , 取消毒后澄清的水 样进行总大肠 菌群数测定。 [ 13 ] 总大肠菌群数测定采用滤膜法 。 菌作用 , 杀菌效果好。特别是表面涂有贵金属氧化
第 3期
李志富等 : 电化学法消毒处理医院污水的试验研究
[ 1]
。世界各国十分 重视医院污水
的消毒处理工作 , 我国在 1996 年修订的 水污染防 治法 中明确指出: ! 排放含病菌、 病毒和病原体的 污水, 必须经过消毒处理, 符合国家有关卫生标准后 才准排放 ∀
[ 2]
。
目前, 医院污水的消毒处理方法主要有紫外线 辐照消毒 法、 过氧化物 消毒剂 ( 过 氧化氢、 过氧乙 酸、 臭氧和二氧化氯 ) 消毒法、 氯化物消毒剂 (液氯、 次氯酸盐 ) 消毒法
1 引
言
过氧化物消毒剂杀菌高效、 快速 , 杀菌后在水体中不 留残余毒性物质 , 但由于这类消毒剂性质不稳定, 制 备、 储运困难 , 操作管理要求高 , 使用不方便; 氯化物 消毒剂杀菌率高 , 有后续作用, 制备简单, 使用方便 , 但这类消毒剂能与污水中的有机物生成氯仿、 氯代 衍生物等致癌、 致突变的 物质, 造成 水体的二次污 [ 4, 5] 染 。因此, 急需开发一种技术工艺成熟、 成本效 益较高、 在水体中不产生二次污染的新型消毒技术 用于医院污水的处理。电化学法在环境治理方面由 于无需添加化学药剂、 没有二次污染、 设备体积小、 自动化程度高、 易与其他治理技术联用等优点越来 [ 6] 越受到人们的重视 。电化学法已 广泛用于印染 废水中生物难降解有机物的治理 , 国内也有电 化学法进 行饮用 水、 回用生 活污 水消 毒研 究的报 道
-
2 . 2 试验方法 试验采用静态间歇方式进行操作 , 从现场提取 的污水 , 经沉降、 生物活性炭过滤后, 取样分析污水 中的总大肠菌群数, 然后控制污水流量让其进入消 毒器, 并使消毒器内污水体积保持在 1000 mL。空 气按一定流量由气泵经微孔布气装置送入消毒器 , 空气在消毒器内的搅动和扩散作用 使溶液混合均 匀 , 在溶液混合均匀的前提下, 插入不同组合类型的 平板电极, 开启电源控制一定试验条件进行消毒处
第 7卷 第 3期 2 0 0 6年 3 月
环境污染治理技术与设备 T echn iques and Equ ipm ent for Env ironm enta l Po llution Contro l
V o l. 7, N o. 3 M ar . 2 0 0 6
电化学法消毒处理医院污水的试验研究
Study on hospital sewage treatm ent by electrochem ical disinfection m ethod
L i Zhifu
1
T an Y adong
2
Xu N in g
1
Ren Shaohong
1
Zhao Yu
1
(1 . Schoo l of C hem istry and Chem ical E ng ineering, Taish an M ed ica l C ollege, Taian 271000; 2. Environm en tal Protect ion Bureau of T aian, Taian 271000 )
。紫外 线辐照消毒操作简单 ,
不加化学药剂, 不产生二次污染 , 但因紫外光源寿命 短 , 杀菌效率不高, 无后续作用而不能大规模应用 ;
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环 境 污 染 治 理 技 术 与 设 备
第 7卷
饮用水、 回用生活污水的水质相差较大。根据医院污
2 . 3 试验水样及组分含量
水的水质特点, 我们在查阅国内外相关文献的基础 试验水样取自本市某综合性医院排污口末端的 上, 通过对经沉降、 生物活性炭过滤后的医院污水进 废水, 废水经沉降、 生物活性炭过滤后测其总大肠菌 行电化学消毒试验研究, 以总大肠菌群数的去除率作 群数为 3. 5 # 10 cfu /L。
Abstract E lectrochem ical d isin fection m ethod w as used to treat hospital sew age . The m echan is m o f e lec trochem ical d isin fection w as researched by using different anode m ateria ls . The resu lts show ed : when th e t itan ium coated w ith noble m etal ( Ru , P, t Ir) ox id e w as used as anode , stain less steel w as used as cathode , current density 2 w as 8 mA / cm , hydraulic retention ti m e w as 15 m in , air flow rate w as 40 L /h, the rate o f anode e ffect iv e area to th e inner w ater vo lum e w as 1 . 0 , the am ount of to tal co lib ac illusw as below 500 cfu /L after electroche m ical d isin fect io n , it reached the first order o f efflu ent discharge standard ( GB8978 1996) . K ey w ord s hospita l sew age ; electroche m ical disin fect io n ; e lectrode m ateria; l am ount of total co lib ac illus
[ 11 , 12] [ 7~ 10 ]
医院污水是医院或其他医疗机构在诊治、 预防 疾病过程中产生的一类废水 , 具有潜在传染性和急 性传染性。医院污水含有多种微生物和传染病原 , 如艾滋病、 乙肝、 丙肝、 伤寒、 痢疾和结核杆菌等病 毒 , 被列为国家 HW 01 号 危险污染物 , 医院污水如 不经消毒处理直接排入水体 , 会对公众和环境健康 造成严重的危害
电极 Fe Al 石墨 钛板 3 . 5 # 104
on d isin fection effect
进水总大肠菌 群数 ( cfu /L) 出水总大肠菌 群数 ( cfu /L ) 1. 9 # 104 9. 3 # 10 4. 7 # 10 3. 7 # 10
3 3 2
去除率 ( % ) 45 .7 73 .4 86 .6 99 .6
图 1 电化学消毒试验装置流程图 F ig 1 Schema tic diagra m of experi m enta l equ ipm ent of e lectroche m ica l disinfec tion
2+ 3+
胶体颗粒表面带有正电荷 , 能够吸附表面带负电荷 的病菌、 病毒和其他杂质, 并通过粒间搭桥及卷扫作 [ 15] 用形成电中性的絮状悬浮物 , 打破了胶体原来的 稳定状态, 从而使胶粒凝聚成较大的颗粒迅速沉降 与水体分离。试验检测发现 , 通电时阳极电位比活 性氧的析出电位 低, 水体 中也无剩余的 活性氯, 因 此 , 推断用溶解性电极进行消毒的机理主要是电絮 凝 , 氧化还原反应为次要作用。 石墨和表面涂有贵金属氧化物的钛板属于不溶 性电极 , 在消毒过程中阳极上不但能产生氧气 , 而且 还会生成具有强杀菌能力的初生态氧、 羟基自由基、 [ 16] H 2 O2 和 O3 等活性氧 , 同时水中存在的氯离子也
4
为消毒效果的主要控制指标, 探讨阳极材料、 电流密 度、 水力停留时间、 空气流量和极水比等因素对消毒 效果的影响, 确定了在不加化学药剂、 不影响水质和 低耗能条件下电化学消毒试验的最佳使用条件。
3 结果与分析
3 . 1 阳极材料对消毒效果的影响 分别采用铁、 铝、 石墨和表面涂有钌、 铱、 铂等贵 金属氧化物的钛板作阳极 , 不锈钢板作阴极, 控制电 压 30 V、 电 流 密 度 8 mA / cm 、 水力停留时间为 15 m in 、 空气流量为 40 L / h 、 极水比为 1 . 0 进行电化
李志富