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高频脉冲在电化学处理废水中的应用

来源:印染在线 发布时间:2010年11月22日

1 引言

电化学方法治理污水,具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点。但电化学方法一直存在着能耗大、成本高等缺点,从而大大限制了电化学处理废水在工业中的应用。

在几种电化学处理废水类型中,电凝聚与电气浮的运用比较成熟。同化学凝聚相比,电凝聚方法无需投资加药设施,且材料消耗要少许多。其缺陷在于能耗问题。提高电流效率、降低电极极化乃是降低能耗的关键所在,也是今后电凝聚的主攻方向。

近年来,电化学工艺的不断进步,以及新电极材料、电源技术和膜材料的应用,为电化学方法治理污染提供了更新、更有效的解决手段。

本文主要介绍一种电化学处理废水的新方法——高频脉冲电解废水,该方法应用了新发展的电源技术——脉冲电源。

根据国内外的研究报道,高频脉冲多用于电镀、地质勘探、优质水处理等方面,在废水处理方面的研究报道极少。

2 电凝聚法处理废水存在的问题

在外加电压的作用下,利用可溶性的阳极,产生大量的阳离子(如Fe2+、Al3+等),对废水进行凝聚沉淀,这种方法称为电凝聚。电凝聚往往伴随着气浮,在阴极有氢气被还原,故也有称为电凝聚浮上法的。电极反应如下:

阳极:Fe - 2e → Fe2+ 或 Al - 3e → Al3+

阴极:2H+ + 2e → H2↑ 或 Ox + ne → Re

铁离子或铝离子与氢氧根结合起到凝聚作用。同时,在阴极发生还原反应,逸出的氢气形成极小的气泡,将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。

电凝聚作为废水处理的一种有效手段,很早就得到了应用,但由于其在实际应用中单位电耗和铁耗过大,使电凝聚法的发展及应用受到了限制。

另外,电凝聚过程中,电解一段时间后,阳极极板会发生钝化现象。钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜。检测

电极电位可发现,电极电位偏离正常电化学反应电极电位而变正电位。表现为阳极溶出停止,电解槽只有氧化、还原和浮上作用,电凝聚作用消失,液面浮着大量的泡沫。这样就使电流效率降低,从而延缓电解进程。

3 高频脉冲的工作原理及优点

将电解槽与脉冲电源相连接构成电解体系,其进行的电解过程就是脉冲电解。电流从接通到断开的时间Ton为脉冲持续时间,也叫脉冲宽度,即电解的工作时间。电流从断开到接通的时间Toff为电解间歇时间或叫脉冲间歇。

输出脉冲可以是等间隔脉冲、疏密脉冲或脉动脉冲。脉冲电流的波形有方波、正弦半波、锯齿波、隔锯齿波等多种形式。典型的电脉冲波形如图1所示。脉冲具有3个独立的参数,即脉冲电压(或电流)幅值、脉冲宽度Ton和脉冲间歇Toff。为了达到较好的去污和节能效果,可对这3个参数进行调整。

脉冲周期为脉冲宽度和脉冲间歇之和,脉冲频率则是脉冲周期的倒数。设占空比为r,则r为导通时间(脉冲宽度)与脉冲周期之比:r= Ton /(Ton + Toff),通过改变占空比r的值,就可得到不同的节能效果。高频脉冲即不断地重复进


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