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电极氧化技术的优势和应用领域

 江苏长风电子材料有限公司

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探索高效处理有毒有害、难生化降解污染物的方法一直是国内外环境领域中研究的热点。小小今天来科普一个技术:采用强氧化剂进行催化氧化是有效处理该类污染物的途径之一,该项技术常被称为高级氧化技术。

电极氧化技术便是水处理中高级氧化技术的一种,跟芬顿氧化、臭氧氧化、光催化、微波诱导氧化等是同一分类。简单地说,电极氧化技术就是将电极置于要处理的水中,通过电解水产生强氧化剂羟基自由基(·OH)——自然界中仅次于氟的强氧化剂无选择性地氧化所有有机物生成水、CO2和相应的无机物。(产生·OH效率是传统芬顿法的10~20倍。)同时,·OH氧化硫酸根生成过硫酸根加强氧化效果;·OH及其在水中反应生成O3和H2O2,进一步杀死细菌,病菌和真菌,同时还能达到消毒效果。


我书读的少,你别骗我,电解水不是产生氢气跟氧气吗?

不懂了吧,嘿嘿,先卖个关子!
什么是电极?什么是金刚石薄膜电极(BDD)?

通俗的说,电极就是电解水中插入电解槽中的导电物质。电化学氧化电极板主要基于以下两个方面的基础研究:
一、在有机电化学理论和应用不断深入,证实不少有机物氧化、还原、合成及分解等反应需合适的催化剂进行;
二、电极材料及合成结构性能研究日益深入,产生氧化物效率各有不同。

常见的电极有石墨电极、铝铁铜铂等金属电极、金属氧化物电极等。然而石墨电极电阻大、电耗高、电势低、效率低;金属电极材料易消耗,且产生污泥二次污染;金属氧化物电极催化能力强,但寿命短、电极不稳定。

随着研究的深入,发现电极的电势窗口是某些污染物能否在电极上发生氧化分解的重要因素,当电极的电势窗口较宽时,O2很难析出,产生·OH效率便会大大提高。

基于以上的研究思路,金刚石薄膜电极备受关注,它具有独特的化学性质和稳定的物理性能,并且具有高达4.0V电势窗口,比传统电极高了一倍以上;而使用背景电流是传统电极的1/3~1/2,大大降低了所需的能耗,给传统电化学氧化技术带来了革命性的突破,也为水处理领域带来新途径。

金刚石的薄膜电极,镀“钻”的耶,果然厉害啊!
电极氧化技术有哪些优势呢?

金刚石薄膜电极最早诞生于苏美冷战时期的星球大战计划,前苏联方为夺得太空优势,委托德国制备精密的太空遥控技术,科学家在军方的压力下研究出该项精密高新的技术。后由于苏联解体,该项技术并未来得及在遥控领域应用,后来偶然的一次机会发现,该技术应用在水处理上具有极其高效的作用,从而它便得到了重生。

诞生于国际背景哦,天生就是高富帅哦!
较传统技术对比,该项电极氧化技术在传统高级氧化技术效率上提高了10倍以上,其高效地产生氧化性极强的羟基自由基,无选择性地氧化所有有机物,产生二氧化碳、水、无机盐,并且不产生二次污染。

·OH氧化电位达到2.85V(仅次于氟3.06V),比常规O3(2.07V)还强。比常规臭氧氧化技术处理能力强,费用低,效率更高;芬顿反应具有许多局限性,该电极氧化技术比芬顿技术效率更高,费用更低,且更为清洁;比之其他高级氧化技术均更清洁,更高效。

该技术从德国引入,在国内应用较少,国外应用较为广泛,然后由于该金刚石薄膜电极氧化技术得天独厚的优势,势必会对国内水处理市场进行冲击,具有十分明亮的应用前景。

电极氧化技术主要应用领域?

高级氧化技术所能应用的领域该电极氧化技术均能适用,常见的有以下几类:

一、难降解废水前处理
传统生活污水或生活、工业混合污水往往可生化性较好,或者工业废水通过生活污水的引入一定程度上提高了水质可生化性,该类水若在可生化指标上欠缺往往仅需在处理工艺前端添加水解酸化工艺即可。然后某些特定的工业废水,仅仅通过水解酸化工艺无法进一步提高生化性,需使用高级氧化技术将顽固稳定的大分子有机物断链分解,如抗生素制药废水、合金电镀废水等。

二、尾水深度处理或提标排放
该类污水处理厂大部分可以通过前端各种生化手段将废水处理到一定程度,然后由于废水中可生化部分的COD有限,即使再长的生化工艺路线也无法将COD进一步去除,此时必须采用高级氧化技术处理,通过各种氧化手段进一步去除水中有机污染物,以达到对应的排放指标。

三、中水回用预处理或浓水氧化处理
中水回用系统往往需要对来水进行预处理,需要将来水中的各项指标达到指标要求后(如陶氏化学反渗透要求进膜COD<100mg/L,不同膜厂家对该项指标控制不同),方可进入膜回用系统。然后废水排放标准中对中水回用系统中的浓水也有控制指标要求,以50%回收率中水回用系统的浓水相当于将原水浓缩了2倍。此时便需要采用高级氧化技术去除来水的COD或者将浓水中的COD处理至达标排放。

四、其他难处理废水氧化
如其他一些有机污染物污染性特别强,不适宜采用传统生化法处理,如:特种生化废水、致毒致病废水等。
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