电催化与有机废水处理介绍.ppt

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1、电催化与有机废水处理主要内容框架电催化氧化技术电催化氧化技术的发展电催化氧化技术的机理电催化氧化技术的优点电催化氧化技术应用于降解水中有机物影响电催化氧化效率的因素电催化氧化技术的应用局限性电催化氧化技术今后的主要研究方向电催化氧化技术电催化氧化（Electro-catalyticOxidation）是指通过阳极反应直接降解有机物或产生羟基自由基·OH、Cl2、O2及O3一类的氧化剂降解有机物的方法。电催化氧化技术该技术采用外加电场,其反应在电极/溶液界面进行。该技术特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的水中有机物的处理。电催化氧化技

2、术的发展水中难降解有机物的处理技术一直是困扰国内外环境科学研究的重要课题电催化氧化技术的发展20世纪30年代，国外学者提出用电解法处理废水，当时主要是处理废水中的重金属离子。电催化氧化技术的发展20世纪60年代电化学理论研究不断深入电极材料研究不断取得进展“氧化物修饰电极”的出现等推动电催化氧化技术的发展电化学理论研究不断深入许多有机化合物的氧化还原反应、加成反应或分解反应，都可在电极上进行电催化氧化方法降解有机污染物提供理论依据电极材料研究不断取得进展出现了钌钛涂层的金属阳极D.S.A（也叫“形稳阳极”）并实现了工业化，该电极大大提高了电

3、流效率和电极寿命。电催化氧化技术的发展近几年来，国内外开展了一系列研究工作，并取得了一些进展。例如E.Brillas等用Pb/PbO2电极和氧气气体扩散电极降解了苯胺和4-氯苯胺S.H.lin等用Fe电极成功处理了纺织废水L.Czpyrkowicz等采用Ti/Pt和Ti/Pt/Ir电极处理有机胺的废水电催化氧化技术的机理半导体材料处于一定强度的电场时,其价带电子也会越过禁带进入导带,同时在价带上形成电激空穴。空穴具有很强的俘获电子的能力,可以夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子发生氧化还原反应。电催化氧化技术的机理施加电压能使催化材料内

4、部形成电压梯度,促使空穴与电子向相反方向移动,抑制其复合,从而提高了催化效率。电催化氧化技术的机理电催化反应中,通过电解产生的O2和外源O2在阴极上还原产生H2O2：＆酸性条件下:O2+H++2eH2O2＆碱性条件下:O2+H2O+2eHO2-+OH-HO2-+H2O+2eH2O2+OH-电催化氧化技术的优点电催化氧化法的优点：过程中产生的·OH无选择地直接与废水中的有机物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染电催化氧化技术的优点电催化氧化法的优点：能量效率高，一般常温常压下即可进行既可单独处理，又可作为前处理电催

5、化氧化技术的应用电催化氧化技术目前广泛应用于降解水中所含的烃类有机物醛类有机物醇类有机物酚类有机物胺类有机物电催化氧化技术的应用处理水中烃类有机物电催化氧化技术处理水中烃类有机物时，一般去油量会达到93%～95%对含油量为150mg/L以下的废水，处理后加混凝剂过滤，可以降到0.7mg/L以下对水溶性较大的烃类有机物，该技术通常应用石墨颗粒组成的三维复极性固定床电极来提高其处理效果。电催化氧化技术的应用处理水中醛类有机物如采用不溶性PbO2作阳极，以NaOH、Na2SO4或NaCl作电解质，在电流密度为0.19～0.22A/cm2下电解3h

6、，甲醛即被分解，电流效率可达95.5%，绝大部分COD被去除。电催化氧化技术的应用处理水中醛类有机物氯代醛在石墨电极的电解氧化作用下，75%的有机氯代化合物可被分解，氧化得到毒性较小的化合物。电催化氧化技术的应用处理水中醛类有机物对邻氯苯甲酸而言，以PbO2作阳极，以Pb作阴极，在无Mn2SO4存在的情况下，邻氯苯甲酸先被还原为邻氯苄醇，然后阳极氧化生成邻氯苯甲醛及邻氯苯甲酸。在有Mn2SO4存在时，可发生进一步的氧化生成脂肪酸，去除率可达90%。电催化氧化技术的应用处理水中醇类有机物在含醇废水中，以不溶性PbO2作阳极，投入1mol/L的

7、NaOH作电解质，当电流密度为0.19～0.22A/cm2时电解3h,可使废水中的甲醇全部分解。含乙二醇的废水，采用PbO2作阳极进行电解氧化，COD可从28000mg/L降到500mg/L。电催化氧化技术的应用处理水中酚类有机物大多采用孔炭材料作阳极，有机废水通过炭孔，在电解作用下可去除其中的酚及其他有机物。例如，COD值为29000mg/L的含酚废水在温度为25～40℃，电压为3.7～4.0V，电流为8A时，COD值可降低到671mg/L。电催化氧化技术的应用处理水中胺类有机物在含胺废水中，一般采用PbO2作阳极，苯胺很容易去除，但想要

8、进一步氧化成CO2，则比较困难。电催化氧化技术的应用除石墨、Pt、PbO2等析氧过电位较高的电极材料外,近年来还发现,一些掺杂半导体电极具有较高的析氧、析氯过电位,可防止有毒卤代