4、电化学水处理技术
• 电化学还原 • 电化学氧化 • 电渗析
电化学还原（阴极过程）
利用不锈钢阴极或Ti基镀Pt电极的授予电 电化学 子能力，相当于还原剂使用Cr6＋、Hg2 还原法： ＋等重金属离子直接得到电子还原沉积 出来。 • 溶解性金属离子的回收和重金属污染物的去除 金属离子的电沉积 高氧化态离子还原为低氧化态（六价铬变为三价铬） • 含氯有机物还原脱氯，转化为低毒或无毒物质，提 高生物可降解性 R-Cl +H +e R-H + Cl
electrochemistry+Membrane filtration
2 Current density=15mA/cm ； Initial pH = 5； The concentration of Na2SO4=2.5g/L； Initial concentration of phenol=200 mg/L
电渗析
• 在外加直流电场的作用下，利用阴阳离子 交换膜对水中离子选择透过性，阳离子透 过阳膜迁移到阴极液中，阴离子透过阴膜 迁移到阳极液中，从而达到浓缩、纯化和 分离的目的。
5、有机废水的电化学处理
• 有机物电化学氧化的优点 常温常压条件 不（少）引入其它化学物质 有机物完全氧化分解为二氧化碳和水（电化学 燃烧）——需要大量电子、能耗高 将难降解有机物转化为可生物降解物质，然后 用生化法处理（电化学转化）
电化学水处理技术
绪论
• 电化学是研究化学能和电能之间相互转化的一门学科，是 物理化学的一个重要分支 • 电化学工程是国民经济种一大支柱行业（氯碱、电镀…） • 电化学与环境科学相结合，形成了环境电化学或环境电化 学工程的研究领域 • 在环境监测、环境污染物治理、清洁生产、清洁能源等方 面的应用研究快速发展 • 作为难降解有机物处理方面的高级氧化技术近年来成为研 究热点
电化学陶瓷膜性能研究
0.40 0.35 0.30
-dV/d(logd)
50
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 -0.05
a
Pore size distribution/%
40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0
b
1
孔径大小/μ m
10
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
电化学氧化（阳极过程）
电化学
氧化：
•利用不溶性阳极的直接电解氧化作用，或 阳极反应产物（Cl2、ClO－、O2）间接的 氧化作用，降解消除水中的氰、酚以及 COD、S2－等污染物。
• 直接氧化
利用阳极高电势氧化有机物或无机物，反应过 程中直接与电极进行电子传递
• 间接氧化
阳极反应产生有强氧化作用的中间产物，使污 染物被氧化为无害物质
c
d
通量衰减曲线
(c)30浊度、15V过滤1h
（d）30浊度、30V过滤1h
电催化氧化可以有效减轻膜污染现象，提高膜的抗污染性 能。实验中电催化电压为30V时膜污染减轻效果良好。
电化学陶瓷膜性能研究
200
-1
① ②
electrochemical oxidation
phenol/mgL
160 120 80
COD/mgL
①
400 0 1 2 3
②
4
t/h
5
6
苯酚与COD去除率
钛基体膜的制备
钛粉粒径300目，采用冷压成型，氩气保护，1200℃烧 结制备，金属钛管式电极基体具有良好的机械强度、 导电性能与透水性。
18
2.电渗透除盐
电 导 率 ms/ cm
时间min
电导率-时间关系图
电渗析反应器原理图
反应器运行3小时电导率下降75%，运行至5小时后电导 率下降率已达到80%以上，其中氯离子去除率达到 80%左右，硫酸根离子的去除率达到65%左右。
3.特征污染物的降解
100
COD Removal/%
80
Tricyclazole Removal/%
2 15mA/cm 2 20mA/cm 2 25mA/cm 2 30mA/cm
100 90 80 70 60 50
2 15mA/cm 2 20mA/cm 2 25mA/cm 2 30mA/cm
60
40
1、电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互
转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
2、电极
工作电极
工作电极的基本要求：
• • • • 电极与溶剂和电解质组分不发生化学或物理反应 研究的电化学反应不受电极变化的影响 电极表面均匀、平滑、容易进行表面净化 电极面积不宜太大
电极种类
Pore size/μ m
孔径分布: (a) 支撑体表面, (b) 膜表面
a
b
c
陶瓷膜扫描电镜: (a) 支撑体表面, (b) 膜表面, and (c) 膜截致烧结后孔径变小。
电化学陶瓷膜性能研究
a
b
(a)纯水过滤1h
（b）浊度30水过滤1h
石墨、铂、镍、铅基合金、钛基涂层（RuO2、 IrO2)电极
3、电化学技术和环境保护
1、环境兼容性高 电化学技术中使用清洁、有 效的电子作为强氧化还原试剂, 是一种基本对 环境无污染的“绿色”生产技术。 2、多功能性 电化学过程具有直接或间接氧化 与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功 能。 3、能量高利用率 与其他一些过程相比, 电化学 过程可在较低温度下进行。它不受卡诺循环的 限制，能量利用率高。通过控制电位、合理设 计电极与电解池，减小能量损失。 4、经济实用 设备、操作简单, 费用低。
40 30
20
20 10
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Electrolysis time/min
0 0 30 60 90 120 150 180 Electrolysis time/min 210
20
谢谢
① ②
40 0 1
① ②
2
3
t/h
4
5
6
560 520 480 440
-1
electrochemical oxidation
electrochemistry+Membrane filtration
2 Current density=15mA/cm ； Initial pH = 5； The concentration of Na2SO4=2.5g/L； Initial concentration of phenol=200 mg/L
6、研究课题
1、电催化管式陶瓷膜的制备及催化性能研究
2、电渗透除盐
3、特征污染物的降解
1、电催化管式陶瓷膜的制备及催化性能研究
• 电催化陶瓷膜的制备
SnO2微滤膜制备
管式SnO2陶瓷支撑体
管式SnO2陶瓷支撑体制备
TiO2与SnO2共熔成孔，降低界面电阻；Sb2O3提高导电性； Fe2O3增加导电性与机械强度；石墨作为造孔剂，保证电极孔隙 率与表面致密均匀。