2008年環保工程師知識講座一講義精選(十二)
發布時間：2010-01-14 共1頁
6、電解法
⑴原理
電解法就是利用電解原理處理廢水的方法。在廢水的電解處理過程中，因陰極與電源負極相連，放出電子，廢水中的陽離子則在陰極上得到電子而被還原，陽極與電源正極相連，得到電子，廢水中的陰離子則在陽極上失去電子而被氧化。因此，廢水中的有害物質在電極上發生了氧化還原反應，生成了新的物質，新的物質則過沉積在電極表面或沉淀于水中或轉化為氣體而被去除。
⑵法拉第電解定律
電流通過電解質溶液時，在電極上發生化學反應的物質的量與通過的電量成正比，在電極上析出或溶解1mol的任何物質時，都需要96500庫侖的電量，這就是法拉第電解定律。
⑶電解法在廢水處理中的應用
利用廢水中物質通過電解后能沉積在電極表面的特點，處理貴重金屬廢水，同時又能回收純度較高的貴重金屬，如含銀、含汞廢水的電解處理。利用廢水中的物質通過電解后能沉積于水中的特點，處理重金屬有毒廢水，此時，一般以鐵、鋁為電極，極板溶解下來的鐵、鋁離子兼有混凝作用，有助于沉淀分離，如含鉻廢水的電解處理。利用廢水中物質通過電解后生成氣體的特點，處理非金屬有毒廢水，如含氰、含酚廢水的處理。
電解法處理含氰廢水時，一般采石墨作為電極，當不加食鹽電解質時，CN-首先在陽極被氧化為CNO-，然后CNO-再被氧化為無毒的二氧化碳和氮氣，同時也有部分CNO-轉化為氨離子。若投加食鹽后，不但增加了廢水的導電性，降低了電解電壓，電解反應也發生了變化，首先水中的氯離子被氧化為具強氧化性的游離性氯，然后游離性氯再將CN-和CNO-氧化為無毒的二氧化碳和氮氣，從而加速了電解反應。
⑷電解槽的結構形式和極板
電解槽多采用矩形，槽內水流為折流式，有回流式和翻騰式兩種布置形式，其中水流在水平方向折流的稱為回流式，水流在上下方向折流的為翻騰式。回流式水流程長，容積利用率高，但施工和檢修困難。翻騰式的極板為懸掛式，可減少漏電現象發生。
在工程應用中，應定期倒換電極，以減少電極鈍化，保證電解反應正常進行，倒換時間與廢水性質有關，應由試驗確定。
⑸微電解
目前在廢水處理中也采用微電解，與電解的區別是工藝過程中不需要外接電源。原理是，鐵和碳在廢水中形成無數個微電池，鐵是陽極，碳是陰極，在酸性條件下發生電化學反應，從而去除部分COD。
1.12.3還原法
通過投加還原劑或利用電解槽陰極作用，使廢水中有毒害作用的物質轉化為無毒無害或毒害作用較小的新物質的方法稱為還原法。還原法可用于處理一些特殊的廢水，如含重金屬離子鉻、汞、銅等的廢水，也用于一些特殊的純化。
常用的方法有鐵屑過濾法、亞硫酸鹽還原法和硫酸亞鐵還原法等。例如可用硫代硫酸鈉將游離氯還原成氯化物，用初生態氫或鐵屑還原硝基化合物等。
⑴還原法除鉻
應用硫酸亞鐵還原法對鍍鉻車間含鉻廢水及鉻酸霧處理后均可達到國家排放標準。
硫酸亞鐵還原法往往與其他方法聯合使用，以達到更好的效果，例如用硫酸亞鐵――粉煤灰法處理含鉻電鍍廢水，六價鉻去除率可以達到99%以上。
⑵還原法除汞
氯堿、炸藥、制藥和儀表等工業廢水中常含有劇毒的二價汞離子，處理方法是將其還原為汞加以分離和回收。常用的還原劑是比汞活潑的金屬(如鐵屑、鋅粒、鋁粉和銅屑)、硼氫化鈉、醛類和聯胺等。廢水中的有機汞通常先用氧化劑(比如氯)將其破壞，使之轉化為無機汞以后，再用金屬置換。
金屬還原法除汞時，將含汞廢水通過金屬屑濾床，或與金屬粉混合反應，置換出金屬汞，置換反應速度與接觸面積、溫度和pH等因素有關。
關于氧化還原能出一些較為簡單的題目，例如，某題目為：Fenton法在污水處理中通常歸類于( )，選項為：A污水的生化處理，B污水的化學處理，C污水的物化處理，D污水的物理處理，從本節內容的學習知道Fenton法是屬于過氧化氫氧化方法的內容，由于過氧化氫單獨使用時氧化反應過程過于緩慢，所以目前多利用投加催化劑的方法以促進氧化過程，常用的催化劑有硫酸亞鐵、絡合鐵、銅、錳、天然酶或芬頓(Fenton)試劑等，而氧化法處理污水屬于化學方法，所以說B污水的化學處理為正確答案。
關于氧化還原的另一道不定項選擇題，題目是：在廢水處理中常用的還原劑有( )等，A硫酸亞鐵，B氯化亞鐵、鐵屑，C鋅粉、二氧化硫，D硼氫化鈉，本節學過常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、氯化亞鐵、亞硫酸氫鈉、鐵屑、鋅粒、二氧化硫、硼氫化鈉等，所以說A、B、C、D四個選項都是正確的。
1.13 萃取、吹脫和汽提
大綱要求：了解萃取、吹脫和汽提的技術要點
1.13.1萃取法
1、基本原理
為了回收廢水中的溶解物質，向廢水中投加一種與水互不相溶，但能良好溶解污染物的溶劑，使其與廢水充分混合接觸。由于污染物在該溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度，因而大部分污染物轉移到溶劑相。然后分離廢水和溶劑，即可使廢水得到凈化。若再將溶劑與其中的污染物分離，即可使溶劑再生，而分離的污染物可回收利用。這種分離工藝稱為萃取。所用的溶劑稱為萃取劑，萃取后的溶劑稱為萃取液，廢水稱為萃余液。
2、萃取劑的選擇
萃取劑的性質直接影響萃取效果，也影響萃取費用。在選取萃取劑時，一般應考慮以下幾個方面的因素：
⑴萃取能力大，即分配系數要大;
⑵萃取劑物理性質：
①密度;②界面張力適中;③粘度;
⑶化學穩定性好，難燃難爆，毒性小，腐蝕性低，閃點高，凝固點低，蒸汽壓小，便于室溫下貯存和使用。
⑷來源較廣，價格便宜。
⑸容易再生和回收溶劑
3、萃取劑的再生
萃取后的萃取相需經再生，將萃取物分離后，萃取劑繼續使用。常用的再生方法有：蒸餾法和結晶法，蒸餾法屬于物理法，而結晶則屬于化學法。
⑴蒸餾法：當萃取相中各組分沸點相差較大時，最宜采用蒸餾法分離。例如，用乙酸丁酯萃取廢水中的單酚時，溶劑沸點為116℃，而單酚沸點為181～202.5℃，相差較大，可用蒸餾法分離。根據分離目的，可采用簡單蒸餾或精餾，設備以浮閥塔效果較好。
⑵結晶法：投加某種化學藥劑使其與溶質形成不溶于溶劑的鹽類。例如，用堿液反萃取萃取相中的酚，形成酚鈉鹽結晶析出，從而達到兩者分離的目的。化學再生法使用的設備有離心萃取機和板式塔等。
4、溫度對萃取的影響
一般來說，溫度升高，溶質在廢水及萃取劑中的溶解度都要增大，而且其在萃取劑中的溶解度比在溶質中的溶解度大，這對萃取有利，另外溫度升高，液體粘度降低，也有利于萃取劑與水的分離。不過溫度升高時，也會導致萃取劑在廢水中的溶解度增大，萃取劑的損失增多，這對萃取是不利的，因此要根據廢水的性質和所選萃取劑，通過試驗確定萃取和再生時的溫度。
5、萃取工藝
萃取工藝包括混合、分離和回收三個主要工序，生產實際中應用的的萃取工藝有單級萃取、多級錯流萃取和連續逆流萃取。連續流萃取設備常用的有轉盤塔和離心萃取機等。
6、萃取法處理廢水的應用
⑴萃取法處理含酚廢水
焦化廠、煤氣廠、石油化工廠排出的廢水均含有較高的酚量(1000mg/L)，為避免高酚廢水污染環境，同時回收有用的酚質，常采用萃取法處理這類廢水。
廢水先經除油、澄清和降溫預處理后進入脈沖篩板塔，由塔底供入萃取劑(二甲苯)，當萃取劑與廢水流量之比為1時，可將酚濃度由1400 mg/L降低到100～150mg/L,脫酚率為90%～96%，出水可作進一步處理。
⑵萃取法處理含重金屬廢水
多種重金屬廢水可以用萃取法處理。
