2008年環(huán)保工程師知識(shí)講座一講義精選(十二)

　　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(fù)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(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新的物質(zhì)，新的物質(zhì)則過沉積在電極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。

　　⑵法拉第電解定律

　　電流通過電解質(zhì)溶液時(shí)，在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)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(zhì)時(shí)，都需要96500庫侖的電量，這就是法拉第電解定律。

　?、请娊夥ㄔ趶U水處理中的應(yīng)用

　　利用廢水中物質(zhì)通過電解后能沉積在電極表面的特點(diǎn)，處理貴重金屬?gòu)U水，同時(shí)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(zhì)通過電解后能沉積于水中的特點(diǎn)，處理重金屬有毒廢水，此時(shí)，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(zhì)通過電解后生成氣體的特點(diǎn)，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(shí)，一般采石墨作為電極，當(dāng)不加食鹽電解質(zhì)時(shí)，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?dú)?，同時(shí)也有部分CNO-轉(zhuǎn)化為氨離子。若投加食鹽后，不但增加了廢水的導(dǎo)電性，降低了電解電壓，電解反應(yīng)也發(fā)生了變化，首先水中的氯離子被氧化為具強(qiáng)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?dú)猓瑥亩铀倭穗娊夥磻?yīng)。

　　⑷電解槽的結(jié)構(gòu)形式和極板

　　電解槽多采用矩形，槽內(nèi)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(zhǎng)，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(xiàn)象發(fā)生。

　　在工程應(yīng)用中，應(yīng)定期倒換電極，以減少電極鈍化，保證電解反應(yīng)正常進(jìn)行，倒換時(shí)間與廢水性質(zhì)有關(guān)，應(yīng)由試驗(yàn)確定。

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　　目前在廢水處理中也采用微電解，與電解的區(qū)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(shù)個(gè)微電池，鐵是陽極，碳是陰極，在酸性條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，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(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒無害或毒害作用較小的新物質(zhì)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(tài)氫或鐵屑還原硝基化合物等。

　?、胚€原法除鉻

　　應(yīng)用硫酸亞鐵還原法對(duì)鍍鉻車間含鉻廢水及鉻酸霧處理后均可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　硫酸亞鐵還原法往往與其他方法聯(lián)合使用，以達(dá)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(jià)鉻去除率可以達(dá)到99%以上。

　　⑵還原法除汞

　　氯堿、炸藥、制藥和儀表等工業(yè)廢水中常含有劇毒的二價(jià)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(lián)胺等。廢水中的有機(jī)汞通常先用氧化劑(比如氯)將其破壞，使之轉(zhuǎn)化為無機(jī)汞以后，再用金屬置換。

　　金屬還原法除汞時(shí)，將含汞廢水通過金屬屑濾床，或與金屬粉混合反應(yīng)，置換出金屬汞，置換反應(yīng)速度與接觸面積、溫度和pH等因素有關(guān)。

　　關(guān)于氧化還原能出一些較為簡(jiǎn)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(xiàng)為：A污水的生化處理，B污水的化學(xué)處理，C污水的物化處理，D污水的物理處理，從本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)知道Fenton法是屬于過氧化氫氧化方法的內(nèi)容，由于過氧化氫單獨(dú)使用時(shí)氧化反應(yīng)過程過于緩慢，所以目前多利用投加催化劑的方法以促進(jìn)氧化過程，常用的催化劑有硫酸亞鐵、絡(luò)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(xué)方法，所以說B污水的化學(xué)處理為正確答案。

　　關(guān)于氧化還原的另一道不定項(xiàng)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(jié)學(xué)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(gè)選項(xiàng)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(shù)要點(diǎn)

　　1.13.1萃取法

　　1、基本原理

　　為了回收廢水中的溶解物質(zhì)，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(zhuǎn)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(zhì)直接影響萃取效果，也影響萃取費(fèi)用。在選取萃取劑時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素：

　?、泡腿∧芰Υ螅捶峙湎禂?shù)要大;

　?、戚腿┪锢硇再|(zhì)：

　　①密度;②界面張力適中;③粘度;

　?、腔瘜W(xué)穩(wěn)定性好，難燃難爆，毒性小，腐蝕性低，閃點(diǎn)高，凝固點(diǎn)低，蒸汽壓小，便于室溫下貯存和使用。

　　⑷來源較廣，價(jià)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(jīng)再生，將萃取物分離后，萃取劑繼續(xù)使用。常用的再生方法有：蒸餾法和結(jié)晶法，蒸餾法屬于物理法，而結(jié)晶則屬于化學(xué)法。

　　⑴蒸餾法：當(dāng)萃取相中各組分沸點(diǎn)相差較大時(shí)，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(shí)，溶劑沸點(diǎn)為116℃，而單酚沸點(diǎn)為181～202.5℃，相差較大，可用蒸餾法分離。根據(jù)分離目的，可采用簡(jiǎn)單蒸餾或精餾，設(shè)備以浮閥塔效果較好。

　　⑵結(jié)晶法：投加某種化學(xué)藥劑使其與溶質(zhì)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(jié)晶析出，從而達(dá)到兩者分離的目的?；瘜W(xué)再生法使用的設(shè)備有離心萃取機(jī)和板式塔等。

　　4、溫度對(duì)萃取的影響

　　一般來說，溫度升高，溶質(zhì)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(zhì)中的溶解度大，這對(duì)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(shí)，也會(huì)導(dǎo)致萃取劑在廢水中的溶解度增大，萃取劑的損失增多，這對(duì)萃取是不利的，因此要根據(jù)廢水的性質(zhì)和所選萃取劑，通過試驗(yàn)確定萃取和再生時(shí)的溫度。

　　5、萃取工藝

　　萃取工藝包括混合、分離和回收三個(gè)主要工序，生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的的萃取工藝有單級(jí)萃取、多級(jí)錯(cuò)流萃取和連續(xù)逆流萃取。連續(xù)流萃取設(shè)備常用的有轉(zhuǎn)盤塔和離心萃取機(jī)等。

　　6、萃取法處理廢水的應(yīng)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(huán)境，同時(shí)回收有用的酚質(zhì)，常采用萃取法處理這類廢水。

　　廢水先經(jīng)除油、澄清和降溫預(yù)處理后進(jìn)入脈沖篩板塔，由塔底供入萃取劑(二甲苯)，當(dāng)萃取劑與廢水流量之比為1時(shí)，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(jìn)一步處理。

　?、戚腿》ㄌ幚砗亟饘?gòu)U水

　　多種重金屬?gòu)U水可以用萃取法處理。

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