1 引言
電化學方法治理污水,具有無需添加氧化劑、絮凝劑等化學藥品,設備體積小,占地面積少,操作簡便靈活等優點。但電化學方法一直存在著能耗大、成本高等缺點,從而大大限制了電化學處理廢水在工業中的應用。
在幾種電化學處理廢水類型中,電凝聚與電氣浮的運用比較成熟。同化學凝聚相比,電凝聚方法無需投資加藥設施,且材料消耗要少許多。其缺陷在于能耗問題。提高電流效率、降低電極極化乃是降低能耗的關鍵所在,也是今后電凝聚的主攻方向。
近年來,電化學工藝的不斷進步,以及新電極材料、電源技術和膜材料的應用,為電化學方法治理污染提供了更新、更有效的解決手段。
本文主要介紹一種電化學處理廢水的新方法——高頻脈沖電解廢水,該方法應用了新發展的電源技術——脈沖電源。
根據國內外的研究報道,高頻脈沖多用于電鍍、地質勘探、優質水處理等方面,在廢水處理方面的研究報道極少。
2 電凝聚法處理廢水存在的問題
在外加電壓的作用下,利用可溶性的陽極,產生大量的陽離子(如Fe2+、Al3+等),對廢水進行凝聚沉淀,這種方法稱為電凝聚。電凝聚往往伴隨著氣浮,在陰極有氫氣被還原,故也有稱為電凝聚浮上法的。電極反應如下:
陽極:Fe - 2e → Fe2+ 或 Al - 3e → Al3+
陰極:2H+ + 2e → H2↑ 或 Ox + ne → Re
鐵離子或鋁離子與氫氧根結合起到凝聚作用。同時,在陰極發生還原反應,逸出的氫氣形成極小的氣泡,將廢水中的凝聚物浮上電解槽的液體表面。
電凝聚作為廢水處理的一種有效手段,很早就得到了應用,但由于其在實際應用中單位電耗和鐵耗過大,使電凝聚法的發展及應用受到了限制。
另外,電凝聚過程中,電解一段時間后,陽極極板會發生鈍化現象。鈍化時電極表面附著一層氧化物保護膜。檢測
3 高頻脈沖的工作原理及優點
將電解槽與脈沖電源相連接構成電解體系,其進行的電解過程就是脈沖電解。電流從接通到斷開的時間Ton為脈沖持續時間,也叫脈沖寬度,即電解的工作時間。電流從斷開到接通的時間Toff為電解間歇時間或叫脈沖間歇。
輸出脈沖可以是等間隔脈沖、疏密脈沖或脈動脈沖。脈沖電流的波形有方波、正弦半波、鋸齒波、隔鋸齒波等多種形式。典型的電脈沖波形如圖1所示。脈沖具有3個獨立的參數,即脈沖電壓(或電流)幅值、脈沖寬度Ton和脈沖間歇Toff。為了達到較好的去污和節能效果,可對這3個參數進行調整。
脈沖周期為脈沖寬度和脈沖間歇之和,脈沖頻率則是脈沖周期的倒數。設占空比為r,則r為導通時間(脈沖寬度)與脈沖周期之比:r= Ton /(Ton + Toff),通過改變占空比r的值,就可得到不同的節能效果。高頻脈沖即不斷地重復進
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