当前位置:首页 >> >>

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%。M.S.Bhatti 等[6]用铝做电极材料处理初始浓度 为 100mg/L 的含 Cr(VI)废水,当 pH 为 5,电压为 24V,反应 24min,Cr(VI)的去除率 达到 90. 4%。 M. Kobya 等 [7] 利用铁电极对汽车组装厂废水进行处理, 电流密度为 60A/m2, pH 为 3.0,反应 15min 后,锌的去除率达到 97.8%。 2.1.2 电絮凝对色度的去除 纺织废水、造纸废水和制革废水都有很高色度,对其进行有效处理有着重要意义。 M.Zaied 等[8]在初始 pH 为 7,反应时间为 50min,电流密度为 14mA/cm2 的最佳条件 下对造纸黑液进行处理,色度、COD 和酚类的去除率分别为 99%、98%和 92%。 S.Aoudj 等[9]利用电絮凝方法处理含直接红 81 的合成废水,原水 pH 为 6,电流密 度为 1. 875mA/cm2, 极板间距为 1. 5cm, 加入 NaCl 电解质, 色度去除率为 98%。 . A. engil 等[10]利用铁电极处理含活性黑 5 的合成废水,染料初始浓度为 100mg/L,当初始 pH 值 为 5,电流密度为 4.575mA/cm2,盐浓度为 3000mg/L,温度为 20℃,极板间距为 2.5cm, 色度去除率为 98.8%。 2.1.3 电絮凝对有机物的去除 U.T.Un 等[11]用电絮凝对练油废水进行处理,铝做电极材料,pH 为 7,反应时间 90min,电流密度 35mA/cm2 时,COD 去除率为 98.9%。M.Kobya 等[12]用电絮凝处 理废旧金属切割液,铝做电极材料时,pH 为 5.0,电流密度为 60A/m2,反应 25min,COD 去除率为 93%。 2.2 电絮凝用于给水处理 饮用水中的氟化物,砷化合物,硬度,腐植酸等物质对人体产生危害。我国规定生活饮 用水中氟的浓度不超过 1.0mg/L。M.Behbahani 等[13]用铝做电极材料,在原水 pH 为 7,初始氟化物浓度为 25mg/L,电流密度为 16.7A/cm2,反应 25min,氟化物浓度去除率 为 94.5%。D.Ghosh 等[14]发现极板双极连接对氟化物的去除优于单极连接,初始氟 化物浓度为 10mg/L,电流密度为 625A/m2,反应 30min,出水氟化物浓度低于 1mg/L。 N.S.Kumar 等[15]研究了动态实验下电絮凝对水源中砷和硝酸盐的去除情况,硝酸盐 和砷去除率分别达到 84%和 75%。M.Malakootian[16]等人利用铁棒做电极材料,在 pH 为 10,电压为 12V,反应 60min 后,对钙和总硬度的去除率分别达到 98.2%和 97.4%。 冯启言等 [17] 利用电絮凝去除地表水中的腐植酸, 铝做电极材料, 在电流密度为 47. 6A/m2, 极板间距为 1.0cm,腐植酸浓度从 20mg/L 去除至 0.43mg/L,去除率达到 97.8%。 2.3 电絮凝用于生活污水处理 电絮凝可以有效处理生活污水中的 N 和 P。陈男等[18]利用电絮凝法处理合并净化槽 出水, 铝做电极材料时出水色度较低, 当极板间距为 2cm, 电流密度为 4mA/cm2, 反应 10min 后,出水 TP 浓度<0.1mg/L,符合我国污水综合排放一级标准。杨毅等[19]利用电絮凝 处理城镇生活污水,铝板为阳极,不锈钢板为阴极,pH 为 6.7~9 之间,电解 30min,电 流密度为 0.25~0.60A/dm2 时,COD、SS 和色度去除率分别为 70%、70%和 80%以上,

出水 COD 达到城镇污水二级污水排放标准。 3 电絮凝技术的研究方向 制约电絮凝广泛应用的主要原因是能耗较高,电极消耗快,导致运行成本较高,可从以 下方面对此的问题进行研究。 3.1 改进电源技术 直流电絮凝电极在长时间工作后容易钝化从而导致能耗高。 脉冲电通过重复进行供电与 断电,电解效率得到大幅提高,能耗大大降低。林辉等[20]利用脉冲电絮凝法处理餐饮废 水,发现脉冲电解可以有效消除铝电极钝化现象,达到相同去除率时,脉冲电絮凝比直流电 絮凝节能 30%。陈意民等[21]人以铝作阳极采用脉冲电絮凝技术对难降解染料废水进行 处理,脉冲电絮凝技术相比于直流电絮凝,在处理难降解染料废水中有着明显的节能优势, 单脉冲和双脉冲电絮凝的能耗分别降低 84%和 87%。 3.2 新型电极的利用 相比传统的二维电极,三维电极增加了电解槽的面体比,增大物质传质速度,提高电流 效率和处理效果。程爱华等[22]利用三维电极电解法处理偶氮染料废水,填料为全炭,电 压为 30V,电解质(Na2SO4)浓度为 0.01mol/L,pH 值为 8,反应 60min 后,甲基橙的脱 色率可达 93%。吴薇等[23]利用复极性三维电极去除表面活性剂废水,混合填料是活性 炭和玻璃珠,两者体积比为 2∶1,LAS 初始浓度为 250mg/L,pH 为 2,电压为 30V,反应 时间 60min,LAS 去除率可达 90.6%。 3.3 与其他技术的联用 M.Boroski 等[24]联用电絮凝和 TiO2 催化处理化妆品与药品公司出水,电絮凝能去 除大部分溶解性有机物和悬浮物,原水 COD 为 1753mg/L,电絮凝处理后出水 COD 为 160mg/L,再经 TiO2 催化氧化后出水 COD 为 50mg/L。ShuangSong 等[25]利用臭氧化和 电絮凝联合处理偶氮废水,染料初始浓度为 100mg/L,初始 pH 值为 5.5,电流密度为 10mA/cm2, 盐浓度为 5000mg/L, 温度 20℃, 臭氧流量 20mL/min, 电极间距为 1cm 情况下, 色度和 COD 去除率分别达到 94%和 60%, 去除每千克 COD 耗能 33kWh。 QianhaiZuo [26] 等联用电絮凝和电气浮能有效去除饮用水中的氟,水力停留时间仅为 30min,当初始 pH 为 6.0~7.0 时不需改变 pH 值,当初始氟浓度为 4.0mg/L 时,出水氟浓度为 0.87mg/L。 4 结论 电絮凝是一项很有发展前途的废水处理与净化技术。电絮凝技术设备简单,产泥量小, 操作简单,不会产生二次污染,可以有效去除水中各种污染物。国内外正逐步应用于电镀、 印染、 制药等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。 对于应用中存在的能耗较高的问题, 可以通过改进电源、利用新型电极、与其他技术联用解决。 参考文献

[ 1 ] M . Panizza , G.Cerisola.Applicabilityofelectrochemicalmethodstocarwashwastewatersforreuse.Part2:Elect rocoagulationandanodicoxidationintegratedprocess [J] . JournalofElectroanalyticalChemistry, 2010, 638(2):236-240. [ 2 ] J . Zhu , H . Z . Zhao , J . R . Ni . Fluoridedistributioninelectrocoagulationdefluoridationprocess [ J ] SeparationandPurificationTechnology,2007,56(2):184-191. [ 3 ] N . Adhoum , L.Monser.Decolourizationandremovalofphenoliccompoundsfromolivemillwastewaterbyelectro coagulation[J] .ChemicalEngineeringandProcessing,2004,43(10):1281-1287. [ 4 ] A . E . Yilmaz , R . Boncukcuoglu , M . M . Kocakerim. Anempiricalmodelforparametersaffectingenergyconsumptioninboronremov alfromboron-containingwastewatersbyelectrocoagulation [J] . JournalofHazardousMaterials, 2007, 144(1-2):101-107. [ 5 ] F . Akbal , S . Camci . Copper , chromiumandnickelremovalfrommetalplatingwastewaterbyelectrocoagulation[J] .Desalination, 2011,268(1-3):214-222. [6]M.S.Bhatti,A.S.Reddy,A.K.Thukral.ElectrocoagulationremovalofCr(VI) fromsimulatedwastewaterusingresponsesurfacemethodology[ J ] .JournalofHazardousMaterials , 2009,172(2-3):839-846. [ 7 ] M . Kobya , E . Demirbas , A . Dedeli , etal . Treatmentofrinsewaterfromzincphosphatecoatingbybatchandcontinuouselectrocoagulationpr ocesses[J] .JournalofHazardousMaterials,2010,173(1-3):326-334. [8]M.Zaied,N.Bellakhal.Electrocoagulationtreatmentofblackliquorfrompaperindustry [J] .JournalofHazardousMaterials,2009,163(2-3):995-1000. [ 9 ] S . Aoudj , A . Khelifa , N . Drouiche , etal . Electrocoagulationprocessappliedtowastewatercontainingdyesfromtextileindustry [J] .ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntersification,2010,49(11):1176-1182. [ 10 ] . Ayhan 爦 engil , Mahmut?zacar . ThedecolorizationofC . I. ReactiveBlack5inaqueoussolutionbyelectrocoagulat ionusingsacrificialironelectrodes [J] . JournalofHazardousMaterials, 2009, 161 (2-3) :1369-1376. [ 11 ] U . T . Un , A . SavasKoparal , U.B.Ogutveren.Electrocoagulationofvegetableoilrefinerywastewaterusingaluminumelectrodes

[J] .JournalofEnvironmentalManagement,2009,90(1):428-433. [ 12 ] M . Kobya , C . Ciftci , M . Bayramoglu , M . T . Sensoy . Studyonthetreatmentofwastemetalcuttingfluidsusingelectrocoagulation [J] .SeparationandPurificationTechnology,2008,60(3):285-291. [ 13 ] M . Behbahani , M . R . AlaviMoghaddam , M . Arami . Techno-economicalevaluationoffluorideremovalbyelectrocoagulationprocess:Optimi zationthroughresponsesurfacemethodology[J] .Desalination,2011,271(1-3):209-218. [ 14 ] D . Ghosh , C . R . Medhi , M.K.Purkait.Treatmentoffluoridecontainingdrinkingwaterbyelectrocoagulationusingmonopol arandbipolarelectrodeconnections[J] .Chemosphere,2008,73(9):1393-1400. [ 15 ] N . SanjeevKumar , SudhaGoel . Factorsinfluencingarsenicandnitrateremovalfromdrinkingwaterinacontinuousflowele ctrocoagulation(EC)process[J] .JournalofHazardousMaterials,2010,173(1-3):528-533. [ 16 ] M . Malakootian , H . J . Mansoorian , M .Moosazadeh.Performanceevaluationofelectrocoagulationprocessusingiron-rodelectrodesforr emovinghardnessfromdrinkingwater[J] .Desalination,2010,255(1-3):67-71. [ 17 ] Q . Y . FENG , X . D . LI , Y . J . CHENG , etal . RemovalofHumicAcidfromGroundwaterbyElectrocoagulation [J] .JournalofChinaUniversityofMiningandTechnology,2007,17(4):513-515. [18]陈男,冯颖,冯传平.电絮凝法去除合并净化槽出水中的磷[J] .环境科学与技 术,2008,31(9):103-105,120. [19] 杨毅, 刘立忠, 金奇庭. 电凝聚和电气浮技术处理城镇生活污水的试验研究 [J] . 西 安建筑科技大学学报:自然科学版,2008,40(3):424-428. [20]林辉,甘复兴,田芳.脉冲电絮凝法处理餐饮废水的研究[J] .武汉大学学报: 理学版,2003,49(6):720-724. [21]陈意民,李金花,李龙海,等.脉冲电絮凝处理难降解印染废水的研究[J] .环 境科学与技术,2009,32(9):144-147. [22] 程爱华, 王林红, 叶向德, 等. 三维电极电解法处理偶氮染料废水的试验研究 [J] . 西 安建筑科技大学学报:自然科学版,2009,41(1):117-120. [23] 吴薇, 程爱华, 叶向德, 等. 复极性三维电极电解法去除表面活性剂的研究 [J] . 环 境科学与技术,2008,31(10):122-123,127.

[ 24 ] M . Boroski , A . C . Rodrigues , J . C . Garcia , etal.CombinedelectrocoagulationandTiO2photoassistedtreatmentappliedtowastewatereffluentsfro mpharmaceuticalandcosmeticindustries [J] . JournalofHazardousMaterials, 2009, 162 (1) :448-454. [ 25 ] S . Song , Z . Q . He , J . P . Qiu , etal.OzoneassistedelectrocoagulationfordecolorizationofC. I.ReactiveBlack5inaqueoussolutio n:Aninvestigationoftheeffectofoperationalparameters [J ] . SeparationandPurificationTechnology, 2007,55(2):238-245. [ 26 ] Q . H . Zuo , X . M . Chen , W . Li , etal . Combinedelectrocoagulationandelectroflotationforremovaloffluoridefromdrinkingwater [J] .JournalofHazardousMaterials,2008,159(2-3):452-457. 作者简介:宋均轲(1987-) ,男,中国矿业大学环境科学专业在读硕士研究生,研究方 向为水污染控制。

水处理设备 www.szhdn.com

鵼罔咎


赞助商链接
相关文章:
吸附技术在水处理中的应用
同济大学的蒋峰曾研究表明:粉末活性炭的最佳投加点是在絮凝中段。 这样可有效...电吸附技术在电厂水处理... 203人阅读 5页 1下载券 活性炭吸附技术及其在水...
各种膜技术在水处理中的应用
各种膜技术在水处理中的应用_能源/化工_工程科技_...薛罡等采用微絮凝纤维球过滤.超滤.纳滤组合工艺对...5.2 电渗析 电渗析(Electrodialysis, 简称 ED)是...
电化学法在水处理中的应用现状
为此,电化学水处理技术也被研究应用到实际的污水 处理中。对电化学法在重金属...2.5 含油废水的处理 采用电絮凝和电气浮法处理含油废水,一般去油量可达 93%~95...
化学氧化技术在水处理中的应用
化学氧化技术在水处理中的应用 摘要本文介绍了多种化学氧化剂的物化特性及相应...ClO2 以氧化反应为主,而 Cl2 以亲电取代 为主。经氧化的有机物多降解为含...
反渗透技术在水处理中的应用探讨
反渗透技术在水处理中的应用探讨_电力/水利_工程科技_专业资料。反渗透技术在水...1970 年代 相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发,1980 年代...
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。...
超滤技术在水处理中的应用
超滤技术及其在火电厂水处... 4页 1财富值喜欢此文档的还喜欢 ...超滤技术在水处理中的应用 90 年代初超滤技术曾在矿泉水生产中得到广泛的应用,...
电絮凝
1. 高压脉冲电絮凝法 电凝聚-电气浮法(简称电聚浮或电絮凝)其理论基础是应用电子学、流体力学、 电化学及物理、化学等相关技术结合而成的一种组合功能型水处理...
微波技术在水处理领域的应用
微波加热是利用介质的介电损耗而发热, 在极短的时间内使介质分子达到极化状态,...3、微波技术在制备水处理絮凝中的应用利用微波加热可合成某些分子量均匀的物质...
超声波在水处理中的应用
4.超声波技术在水处理中的应用 ①废水处理 超声技术可用于各种难降解的废水,目前已用于单环芳香族化合物、多环芳 烃、酚类、氯化烃、氯代化烃、有机酸、染料...
更多相关标签: