2008年环保工程师知识讲座一讲义精选(十二)

　　6、电解法

　　⑴原理

　　电解法就是利用电解原理处理废水的方法。在废水的电解处理过程中，因阴极与电源负极相连，放出电子，废水中的阳离子则在阴极上得到电子而被还原，阳极与电源正极相连，得到电子，废水中的阴离子则在阳极上失去电子而被氧化。因此，废水中的有害物质在电极上发生了氧化还原反应，生成了新的物质，新的物质则过沉积在电极表面或沉淀于水中或转化为气体而被去除。

　　⑵法拉第电解定律

　　电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应的物质的量与通过的电量成正比，在电极上析出或溶解1mol的任何物质时，都需要96500库仑的电量，这就是法拉第电解定律。

　　⑶电解法在废水处理中的应用

　　利用废水中物质通过电解后能沉积在电极表面的特点，处理贵重金属废水，同时又能回收纯度较高的贵重金属，如含银、含汞废水的电解处理。利用废水中的物质通过电解后能沉积于水中的特点，处理重金属有毒废水，此时，一般以铁、铝为电极，极板溶解下来的铁、铝离子兼有混凝作用，有助于沉淀分离，如含铬废水的电解处理。利用废水中物质通过电解后生成气体的特点，处理非金属有毒废水，如含氰、含酚废水的处理。

　　电解法处理含氰废水时，一般采石墨作为电极，当不加食盐电解质时，CN-首先在阳极被氧化为CNO-，然后CNO-再被氧化为无毒的二氧化碳和氮气，同时也有部分CNO-转化为氨离子。若投加食盐后，不但增加了废水的导电性，降低了电解电压，电解反应也发生了变化，首先水中的氯离子被氧化为具强氧化性的游离性氯，然后游离性氯再将CN-和CNO-氧化为无毒的二氧化碳和氮气，从而加速了电解反应。

　　⑷电解槽的结构形式和极板

　　电解槽多采用矩形，槽内水流为折流式，有回流式和翻腾式两种布置形式，其中水流在水平方向折流的称为回流式，水流在上下方向折流的为翻腾式。回流式水流程长，容积利用率高，但施工和检修困难。翻腾式的极板为悬挂式，可减少漏电现象发生。

　　在工程应用中，应定期倒换电极，以减少电极钝化，保证电解反应正常进行，倒换时间与废水性质有关，应由试验确定。

　　⑸微电解

　　目前在废水处理中也采用微电解，与电解的区别是工艺过程中不需要外接电源。原理是，铁和碳在废水中形成无数个微电池，铁是阳极，碳是阴极，在酸性条件下发生电化学反应，从而去除部分COD。

　　1.12.3还原法

　　通过投加还原剂或利用电解槽阴极作用，使废水中有毒害作用的物质转化为无毒无害或毒害作用较小的新物质的方法称为还原法。还原法可用于处理一些特殊的废水，如含重金属离子铬、汞、铜等的废水，也用于一些特殊的纯化。

　　常用的方法有铁屑过滤法、亚硫酸盐还原法和硫酸亚铁还原法等。例如可用硫代硫酸钠将游离氯还原成氯化物，用初生态氢或铁屑还原硝基化合物等。

　　⑴还原法除铬

　　应用硫酸亚铁还原法对镀铬车间含铬废水及铬酸雾处理后均可达到国家排放标准。

　　硫酸亚铁还原法往往与其他方法联合使用，以达到更好的效果，例如用硫酸亚铁――粉煤灰法处理含铬电镀废水，六价铬去除率可以达到99%以上。

　　⑵还原法除汞

　　氯碱、炸药、制药和仪表等工业废水中常含有剧毒的二价汞离子，处理方法是将其还原为汞加以分离和回收。常用的还原剂是比汞活泼的金属(如铁屑、锌粒、铝粉和铜屑)、硼氢化钠、醛类和联胺等。废水中的有机汞通常先用氧化剂(比如氯)将其破坏，使之转化为无机汞以后，再用金属置换。

　　金属还原法除汞时，将含汞废水通过金属屑滤床，或与金属粉混合反应，置换出金属汞，置换反应速度与接触面积、温度和pH等因素有关。

　　关于氧化还原能出一些较为简单的题目，例如，某题目为：Fenton法在污水处理中通常归类于( )，选项为：A污水的生化处理，B污水的化学处理，C污水的物化处理，D污水的物理处理，从本节内容的学习知道Fenton法是属于过氧化氢氧化方法的内容，由于过氧化氢单独使用时氧化反应过程过于缓慢，所以目前多利用投加催化剂的方法以促进氧化过程，常用的催化剂有硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天然酶或芬顿(Fenton)试剂等，而氧化法处理污水属于化学方法，所以说B污水的化学处理为正确答案。

　　关于氧化还原的另一道不定项选择题，题目是：在废水处理中常用的还原剂有( )等，A硫酸亚铁，B氯化亚铁、铁屑，C锌粉、二氧化硫，D硼氢化钠，本节学过常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、亚硫酸氢钠、铁屑、锌粒、二氧化硫、硼氢化钠等，所以说A、B、C、D四个选项都是正确的。

　　1.13 萃取、吹脱和汽提

　　大纲要求：了解萃取、吹脱和汽提的技术要点

　　1.13.1萃取法

　　1、基本原理

　　为了回收废水中的溶解物质，向废水中投加一种与水互不相溶，但能良好溶解污染物的溶剂，使其与废水充分混合接触。由于污染物在该溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，因而大部分污染物转移到溶剂相。然后分离废水和溶剂，即可使废水得到净化。若再将溶剂与其中的污染物分离，即可使溶剂再生，而分离的污染物可回收利用。这种分离工艺称为萃取。所用的溶剂称为萃取剂，萃取后的溶剂称为萃取液，废水称为萃余液。

　　2、萃取剂的选择

　　萃取剂的性质直接影响萃取效果，也影响萃取费用。在选取萃取剂时，一般应考虑以下几个方面的因素：

　　⑴萃取能力大，即分配系数要大;

　　⑵萃取剂物理性质：

　　①密度;②界面张力适中;③粘度;

　　⑶化学稳定性好，难燃难爆，毒性小，腐蚀性低，闪点高，凝固点低，蒸汽压小，便于室温下贮存和使用。

　　⑷来源较广，价格便宜。

　　⑸容易再生和回收溶剂

　　3、萃取剂的再生

　　萃取后的萃取相需经再生，将萃取物分离后，萃取剂继续使用。常用的再生方法有：蒸馏法和结晶法，蒸馏法属于物理法，而结晶则属于化学法。

　　⑴蒸馏法：当萃取相中各组分沸点相差较大时，最宜采用蒸馏法分离。例如，用乙酸丁酯萃取废水中的单酚时，溶剂沸点为116℃，而单酚沸点为181～202.5℃，相差较大，可用蒸馏法分离。根据分离目的，可采用简单蒸馏或精馏，设备以浮阀塔效果较好。

　　⑵结晶法：投加某种化学药剂使其与溶质形成不溶于溶剂的盐类。例如，用碱液反萃取萃取相中的酚，形成酚钠盐结晶析出，从而达到两者分离的目的。化学再生法使用的设备有离心萃取机和板式塔等。

　　4、温度对萃取的影响

　　一般来说，温度升高，溶质在废水及萃取剂中的溶解度都要增大，而且其在萃取剂中的溶解度比在溶质中的溶解度大，这对萃取有利，另外温度升高，液体粘度降低，也有利于萃取剂与水的分离。不过温度升高时，也会导致萃取剂在废水中的溶解度增大，萃取剂的损失增多，这对萃取是不利的，因此要根据废水的性质和所选萃取剂，通过试验确定萃取和再生时的温度。

　　5、萃取工艺

　　萃取工艺包括混合、分离和回收三个主要工序，生产实际中应用的的萃取工艺有单级萃取、多级错流萃取和连续逆流萃取。连续流萃取设备常用的有转盘塔和离心萃取机等。

　　6、萃取法处理废水的应用

　　⑴萃取法处理含酚废水

　　焦化厂、煤气厂、石油化工厂排出的废水均含有较高的酚量(1000mg/L)，为避免高酚废水污染环境，同时回收有用的酚质，常采用萃取法处理这类废水。

　　废水先经除油、澄清和降温预处理后进入脉冲筛板塔，由塔底供入萃取剂(二甲苯)，当萃取剂与废水流量之比为1时，可将酚浓度由1400 mg/L降低到100～150mg/L,脱酚率为90%～96%，出水可作进一步处理。

　　⑵萃取法处理含重金属废水

　　多种重金属废水可以用萃取法处理。

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