一、电化学技术基本原理

电化学技术是目前最新的科研成果,其原理是:金属阳极电解出的Al3+或 Fe3+具有极强的活性，在电极表面与水形成水合离子，多种单核水解产物通过电极反应的表面催化作用，在不同的pH条件下形成。由于单核水解产生的缩合作用，又能生成一系列多核水解产物，最后形成表面含有羟基的高分子线形物。当水中Al3+或 Fe3+浓度增加到一定程度后，即生成絮凝沉淀。在电场作用下，带电的污染物颗粒产生电泳，电极中和部分电荷，促使其脱稳聚沉，加上多核配合物的电中和及金属氢氧化物絮凝沉淀的网捕作用，使絮凝过程快速进行。

1.1 吸附架桥

Al3+或 Fe3+的絮凝物与胶体颗粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而是通过这种絮凝物的桥连作用凝聚为大的絮凝体，还可理解为大体积的同号胶体之间以小体积的异号胶粒链接形成的。

1.2 压缩双电层

根据 DLVO 理论，当ζ电位达到临界电位时，胶体之间由于失去稳定性而进行碰撞凝集。压缩双电层并不是因为异种电荷离子被吸附在胶核表面使胶体扩散层厚度减小，导致ζ电位降低，而是依靠溶液中带异种电荷的离子浓度增加，故胶核表面的总电位保持不变。压缩双电层不仅与絮凝剂量有关，还与金属离子价数有关，离子价数越高，所需絮凝剂剂量越少。

1.3 电性中和

带正电的金属氢氧化物对异号离子、胶粒或链状高分子带异种电荷的部位有强烈的静电吸附作用，此外加上静电引力、共价键、氢键、及范德华力等的作用使这种结合更加稳固。胶体ζ电位由于吸附作用中和了有机物的部分电荷使其降低，减少了静电排斥力，容易和其它颗粒接近而互相吸附。

1.4 沉淀物网捕

阳极氧化产生的的高价金属离子（Al3+、Fe2+或Fe3+）经水解缩聚可形成大量的氢氧化物从水中析出。这些氢氧化物的聚合体可以网捕、卷带水中细小胶粒形成絮状物沉淀。这种作用，基本上是一种机械作用。水中胶体杂质多时，所需剂量很小；反之，所需剂量较多。

1.5 电解气浮

水在电极阴极析出气泡粒径为10～30μm的氢气，少量水在阳极析出气泡粒径为20～60μm的氧气，形成的这些气泡通过范德华力、吸附和浮力等作用将废水中的悬浮物带到水面。电气浮和其它溶气浮升一样，使水、凝聚体和气泡三者充分接触，由于气泡和水的物理性质不同，以及氢气泡在水中的溶解度很小，促使电解生成的金属氢氧化物和废水中的污染物构成的絮凝体极易成为吸附微小气泡的吸附剂。吸附作用通常由分子间的范德华力、化学键的作用和带有不同电荷离子的静电吸附所促使。

1.6 电解氧化还原

在电流作用下，阳极直接通过电荷传递降解有机物，将原水中的部分有机物氧化为低分子有机物，最终分解为CO2和H2O。当废水中存在Cu2+、Zn2+等重金属离子时，电流通过电解质溶液使废水中的金属阳离子向阴极迁移，并在阴极上产生还原反应，使金属沉积。同时，阴极可以产生还原能力很强的新生态氢，能与废水中的污染物发生还原反应，从而使污染物得到去除。

1.7小结

在实际废水处理过程中，上述几种机理往往是交叉或共同发挥作用，或在不同的操作环境、特定的水质条件及反应阶段下以某种机理占主导作用，表现的更为明显，效果图如下图所示。

二、电化学技术在电镀废水中的应用

电化学法处理电镀废水中的金属盐和有机盐。这种方法是在水溶液中利用特制的复合阴、阳两极的可溶性金属和非金属之间电子的得失所引发的各种氧化、还原反应来去除废水中存在的各种有害物质，包括各种金属离子、有机物等。在电化学法处理电镀废水中采用多种活性金属复合做成阴、阳电极。在电解过程中可以将废水中六价铬转化为三价铬。废水中的铜、锌、铁、镍,铬等金属离子在一定的pH值下生成氢氧化物沉淀，再经分离去除，效果非常理想。废水中存在的有机物也得到了有效去除。

2.1 电化学去除重金属

一般废水中重金属离子主要为：铜、铬、锌、铁等。

电化学技术在化学法基础上加电反应，在此过程中使水中生成OH-离子，可将原水的pH值升高，再加上设备本身的絮凝作用，在结合铜、锌等金属离子之后可形成絮凝沉淀析出，既可通过气浮通过表面挂刷刷出，又可沉于池底，再配合砂滤设备即可有效的去除水中的重金属离子。而少部分金属可通过电解将金属离子直接吸附在极板上。以铜为例，铜离子在阴极发生还原反应生成铜单质并附着于阴极板上，反应方程式如下：

        阴极反应：Cu2++2e-=Cu

        阳极反应：4OH-+2e-=O2↑+2H2O

2.2 电化学破氰

电化学技术中的阳极板能接纳电子，对废水起氧化作用，将废水中电迁移到阳极的阴离子型污染物（如CN-）通过直接的电极反应氧化破坏掉；二是通过某些阳极反应产物（如Cl2、O2 等）间接地氧化破坏废水中的污染物。在实际使用中，为了强化阳极的氧化作用，会向电解液中投加一定量的氯化钠，提高阳极区活性Cl及活性O的产生量，使阳极的直接氧化作用和间接氧化作用同起双效。

电化学设备工作时，氰化废水作为电镀液，利用阳极产生的氯气将废水中氰根氧化除去。同时向废水中加入较多量的氯化钠，并将废水调成碱性。

氯化钠加到碱性含氰废水中进行电解时，阳极发生的主要反应是：

    2Cl-－2e =Cl2↑

Cl2又与废水中的碱作用生成次氯酸盐，次氯酸盐再与废水中的氰根反应，达到破氰除害目的。

Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O

2.3 电化学除铬

对于电镀废水中铬离子的去除，主要是针对电镀废水中的Cr6+,由于Cr6+毒性较大，需先将其还原为毒性较低的Cr3+，再利用Cr3+与OH-中和沉淀去除。电化学技术电解过程中产生二价的Fe2+，其作为一种还原剂，可将水中的Cr6+充分转化为低价态的Cr3+，再结合反应产生的OH-，生成沉淀物质分离去除。技术对于铬离子的去除率可达到90%以上。反应方程式如下：

Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+→2Cr3++ 6Fe3++7H2O2-

Cr3++ 3OH-→Cr(OH)3↓

2.4 电化学除COD

工业污水中的有机物种类繁多，成分也非常复杂，即便是电镀行业，其有机物种类各不相同。根据其溶解性的不同，可以分为溶解性有机物和非溶解性有机物，根据其可生化性又可分为易于生物降解有机物和难于生物降解有机物。电化学技术对于高浓度、难于生化降解类有机物有较好的去除效果。利用高效电解絮凝作用，生成吸附性极强的高活性絮凝基团，对于非溶解性高分子有机物有较好的去除效果。同时，与电气浮和电氧化作用相结合，可以进一步提高其对于有机物的去除率，尤其是对于难于生化降解的有机物，可以通过强氧化切断化学键，提高有机物的可生化性，充分降解COD的目的。

三、电化学水处理设备

在先进的电化学原理的基础上，我公司设计出了先进的电化学设备，解决了电镀废水很难处理的问题。该设备技术特性有以下几点概括：

（一）电化学设备处理电镀废水会产生大量的、具极强氧化性能的新生态的混凝剂，使废水中的污染物发生诸如催化氧化、分解、混凝、吸附等作用，能有效去除污水中的污染物。

（二）电化学设备处理电镀废水产生的电絮凝在电场和敏化剂的作用下，可以发生一般电絮凝很难发生的络合反应和诱导催化氧化反应。对一般电絮凝难以处理的溶解性污染物有极高的处理能力，使其有非常宽的处理范围和更好的处理效果。

（三）由于是在电化学设备空间内进行电化学反应，使得诱导催化、氧化反应、还原反应、络合反应、溶气等一次完成，大大缩短了处理时间，提高了处理效率。

（四）电化学电极板的几何形状可使阴极、阳极液体获得最充分的表面接触，大大缩短了停留时间。一般情况下只需要停留45—60分钟的时间。在电场的作用下，能有效使能耗降低到最小程度，运行费用电费一般为0.4--0.6元/吨废水。

（五）电化学设备释放的电絮凝产生的污泥为惰性化污泥，可以作为无毒物质分类和处理。即使在酸性条件下的重金属也不会从污泥中析出。

（六）特殊的电化学设备电极结构，并配合专用的智能化电源，使得电化学设备不仅在污水处理方面有很强的处理能力，同时在诸如饮用水、软化水、净化有机溶剂、工业污水及高浓度有机污水资源化处理等方面都有很广泛的用途。

（七）在特定的电化学设备反应器中，由于电场中电子和敏化剂的作用，不但破坏了氯化物盐的对称醋酸纤维素膜中的分配系数K和总扩散参数D的平衡关系，也破坏了盐的水和离子的形成。所以使用电化学设备产生的电絮凝比一般电絮凝有更强的除盐的能力。

（八）利用电化学电絮凝的技术特点，可以在污水处理中回收有价值的物质。如处理电镀、电解废水时，可以同时回收铬或铜；在垃圾渗滤液处理中，可以去除重金属、除盐、杀菌等。所以电化学电絮凝技术的出现，让污水处理资源化成为现实，使传统的污水处理观念有了一个新的发展。

（九）使用电化学电絮凝技术处理污水时对诸如COD、BOD、NH4-N 、大肠杆菌、悬浮物、重金属等的除去率高达99%。

（十）使用电化学电絮凝技术处理污水时，在相同的情况下，工程建设总投资是一般污水处理技术的70%；运行费用是一般污水处理技术的65%。

（十一）由于电化学电絮凝具有极强的组合性和很广的处理范围，特别是对含有放射性物质的污水和毒性较大的污水有其独到的处理功能；并且由于其自动化程度非常高，可以实现远程操作，所以可以做成移动式的污水处理系统。

四、电化学一体化技术

（一）定义

电化学一体化技术是指以电化学技术为主结合化学法预处理、快速絮凝沉降、膜过滤技术及其它污水处理技术为一体的整套污水处理技术。

针对不同种类的污水采用不同技术的组合，实现高效、节约的处理过程。

（二）电化学一体化技术的特点：

1、处理成本低；

2、要求占地面积小；

3、可充分利用原有处理设施，降低投资成本；

4、污泥量少，含水量低，过滤精度高；

5、处理效果好，处理后水质优于国家标准GB21900-2008新标准；

6、自动化程度高，可控性好，操作简便。