水污染控制技术第二版课件 教学课件 作者 王金梅 薛叙明 主编3.5 电解 消毒.ppt

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1、3.5电解（electrolysis）电解质溶液在电流的作用下,发生电化学反应的过程称为电解.电能→化学能阴极(与电源负极相连)；阳极(与电源正极相连)电解过程中：阴极放出电子，溶液中的某些阳离子得到电子被还原，阴极起还原剂的作用。阳极得到电子，溶液中的某些阴离子失去电子被氧化，阴极起氧化剂的作用。3.5.1电解基本原理1.法拉第电解定律:G=(1/F)EQ=(1/F)EItG-——析出或溶解的物质质量，g；E——物质的化学当量，g/mol；Q——通过的电量，C；I——电流强度，A；t——电解时间，s；F——法拉第电解

2、常数，F=96487C/mol.2.分解电压的测定电解池的电极反应：阴极：4H++4e-→2H2↑阳极：4OH-→2H2O（l）+O2↑+4e-原电极电极反应：负极：2H2（g）→4H++4e-正极：O2（g）+2H2O（l）+4e-→4OH-E分解=1.299V(理论值)E分解=1.67V(实测值)3.分解电压高的原因:极化现象分解电压超过原电池电动势的现象.(1)浓差极化,由板面和溶液之间的浓度差构成的浓差电池造成——可通过加强搅拌使之减小.(2)化学极化,由两极析出产物构成原电池造成.(3)电解液的电阻等.回流式

3、电解槽翻腾式电解槽3.电解槽的结构型式翻腾式电解槽l—电极板；2—吊管；3—吊钩；4—固定卡；5—导流板；6—布水槽；7—集水槽；8—进水管；9—出水管；10—空气管；11—空气阀；12—排空阀4.极板电路图3-38电解槽的极板电路三、电解法处理电镀污水实例1电解氧化处理含氰电镀污水极板:阳极石墨板；阴极普通钢板。搅拌:压缩空气搅拌。电极反应（当不投加食盐电解质时）：阳极：CN－＋2OH－－2e→CNO－＋H2OCNO－＋2H2O→NH4+＋CO32－2CNO－＋4OH－－6e→N2↑＋2CO2↑＋H2O2Cl－－2e

4、→2[Cl]（当投加食盐电解质时）CN－＋2[Cl]＋2OH－→CNO－＋2Cl－＋H2O2CNO－＋6[Cl]＋4OH－=N2+2CO2＋6Cl－＋2H2O运行过程中要考虑的安全问题：1.含氰废水在电解过程中会产生一些如HCN有毒气体，应考虑通风措施。2.为便于扩散,用压缩空气或其它方式进行搅拌技术问题：为提高污水导电率，适当加少量NaCl；阳极、阴极均采用钢板，电极反应为：阳极：Fe－2e→Fe2＋Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋→2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OCrO42－＋3Fe2＋＋8H＋→Cr3＋＋3F

5、e3＋＋4H2O2.电解法处理含铬废水阴极：2H＋＋2e→H2↑Cr2O72－＋14H＋＋6e→2Cr3＋＋7H2OCrO42－＋8H＋＋3e→Cr3＋＋4H2O随着反应的进行，H+逐渐减少Cr3＋＋3OH-→Cr(OH)3↓Fe3＋＋3OH-→Fe(OH)3↓阳极钝化的原因：4OH-－4e→O2＋2H2O3Fe+2O2→FeO＋Fe2O38OH-+3Fe－8e→FeO·Fe2O3＋4H2O从阳极腐蚀严重上可以看出，阳极溶解的Fe2+是还原Cr6＋为Cr3＋的主体。防止阳极钝化的方法：①定期用钢丝刷清洗阳极板；②定期将

6、阴阳极交换使用。利用电解时阴极上产生氢气的撕裂和还原作用，将极板上的钝化膜除掉；2H＋+2e→H2Fe2O3+H2→2Fe＋3H2OFeO+H2→Fe＋H2O③投加食盐电解质。CI-在阳极放电产生CI2代替钝化膜中的氧，生成可溶性氯化铁破坏钝化膜。含铬废水处理工艺流程3.6折点加氯消毒1氯的性质及消毒作用气态黄绿色，约为空气重的2.48倍。液氯为琥珀色，约为水重的1.44倍。氯有刺激性臭味，有毒，Cl2有很强的氧化能力。1）氯与水的作用图3-40HClO、ClO－所占的百分数与pH值和水温的关系HClO＋H++Cl—C

7、l2＋H2OHCl-＋H+HClO电离常数为：K=[H+][ClO—]／[HClO]2）氯与氨的作用2加氯量的确定1)余氯种类和余氯量游离性余氯化合性余氯加氯接如我国的生活饮用水卫生标准规定，加氯接触30min后，游离性余氯不应低于0.3mg／L。上海地区采用原水加氯的情况下，出厂水要求，游离性余氯不应低于0.5mg／L或化合性余氯不应低于1.0~2.0mg／L；一般要求，游离性氯与水的接触时间应为15~30min，化合性氯与水的接触时间不应少于1~2h。NH3＋3HClO3H2O＋NCl3H2O＋NH2ClNH3＋H

8、ClO2H2O＋NHCl2NH3＋2HClO2）加氯量图3-41需氯量曲线NH2Cl＋NHCl2＋HClO=N2O＋4HCl2NHCl2＋HClO=N2＋3HCl＋H2O氯瓶压力一般为:0.6~0.8MPa液氯一般只装满80％左右．留出了一些气化空间，既防止因意外而爆炸，又便于取用氯气。3加氯设备图3-42ZJ型转子加氯机1—旋风