特种废水处理的化学处理--电解

• 概述
  电解质溶液在电流的作用下发生电化学反应的过程称为电解。与电源负极相连的电极从电源接受电子，称为电解槽的阴极，与电源正极相连的电极把电子转给电源，称为电解槽的阳极。在电解过程中，阴极放出电子，使废水中某些阳离子因得到电子而被还原，阴极起还原剂的作用；阳极得到电子，使废水中某些阴离子因失去电子而被氧化，阳极起氧化剂的作用。进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这些新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水
  中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。像这样利用电解的原理来处理废水中有毒物质的方法称为电解法。
  1. 法拉第电解定律
     电解过程的耗电量可用法拉第电解定律计算。实验表明，电解时在电极上析出的或溶解的物质质量与通过的电量成正比，并且每通过96487C的电量，在电极上发生任一电极反应而变化的物质质量均为1mol，这一定律称为法拉第电解定律，可用下式表示：G=1/F EQ 或 G=去1/F Elt
     式中 G--析出式中的或溶解的物质质量，g；
     E--物质的化学当量，g/mol；
     Q--通过的电量，C；
     I--电流强度，A；
     t--电解时间，s；
     F--法拉第常数，F=96487C/mol。
     在实际电解过程中，由于发生某些副反应，所以实际消耗的电量往往比理论值大得多。
  2. 分解电压
     电解过程中所需要的最小外加电压与很多因素有关，通常通过逐渐增加两极的外加电压来研究电流的变化。当外加电压很小时，几乎没有电流通过。电压继续增加，电流略有增。当电压增到某一数位时，电流随电压的增加几乎呈直线关系急剧上升。这时在两极上才明显地有物质析出。能使电解正常进行时所需的最小外加电压称为分解电压。
     产生分解电压的原因主要因为电解槽本身就是某种原电池。由原电池产生的电动势同外加电压的方向正好相反，称为反电动势。那么是否外加电压超过反电动势就开始电解呢？实际上分解电压常大于原电池的电动势。这种分解电压超过原电池电动势的现象称为极化现象。电极的极化作用主要有：
     (1)浓差极化
     由于电解时离子的扩散运动不能立即完成，靠近电极表面溶液薄层内的离子浓度与溶液内部的离子浓度不同，结果产生一种浓差电池，其电位差也同外加电压方向相反。这种现象称为浓差极化。浓差极化可以采用加弧搅拌的方法使之减少。但由于存在电极表面扩散层，不可能完全把它消除。
     (2)化学极化
     由于在进行电解时两极析出的产物构成了原电池，此电池电位差也和此外加电压方向相反，这种现象称为化学极化。
     另外，当通电进行电解时，因电解液中离子运动受到一定的阻碍，所以需一定的外加电压加以克服。其位为IR，I为通过的电流，R为电解液的电阻。
     实际上，分解电压还与电极的性质、废水性质、电流密度(单位电极面积上流过的电流，A/cm2)从温度等因素有关。
• 电解槽的结构形式和极板电路
  
  电解槽的形式多采用矩形。按水流方式可分为回流式和翻腾式两种，如图3-5所示。回流式电解槽内水波的路程长，离子能充分地向水中扩散，电解槽容积利用率高，但施工和枪修困难。翻腾式的极板采取悬挂方式固定，防止极板与池壁接触，可减少翻电现象， 更换极板较回流式方便，也便于施工维修。
  极板间距对电耗有一定的影响。极板间距越大，则电压就越高，电耗也就越高，但极板间距过小，不仅安装不便，材料用量也大，而且给施工带来困难，所以极板间距应综合考虑各种因素后确定。
  电解法采用直流电源。电源的整流没备应根据电解所需的总电流和总电压进行选择。
  目前国内采用的电解槽，根据电路分单极性电解槽和双极性电解槽两种。双极性电解槽较单极性电解槽投资少。另外，在单极性电解槽中，有可能由于极板腐蚀不均匀等原因造成相邻两块极板碰撞，会引起短路而发生严重安全事故。而在双极电解槽中极板腐蚀较均匀，相邻两块极板碰撞机会少，即使碰撞也不会发生短路现象。因此采用双极性电极电路便于缩小极距，提高极板的有效利用率，降低造价和节省运行费用。由于双极性电解槽具有这些优点，所以国内采用的比较普遍。电解法常用来处理含铬废水、含氰废水、含酚
  废水。

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