3.4　電解

3.4.1　原理與功能

電解質溶液在電流的作用下，發生電化學反應的過程稱為電解。與電源負極相連的電極從電源接受電子，稱為電解槽的陰極，與電源正極相連的電極把電子轉給電源，稱為電解槽的陽極。在電解過程中，陰極放出電子，使廢水中某些陽離子因得到電子而被還原，陰極起還原劑的作用；陽極得到電子，使廢水中某些陰離子因失去電子而被氧化，陽極起氧化劑的作用。廢水進行電解反應時，廢水中的有毒物質在陽極和陰極分別進行氧化還原反應，產生新物質。這些新物質在電解過程中或沉積于電極表面或沉淀下來或生成氣體從水中逸出，從而降低了廢水中有毒物質的濃度。像這樣利用電解的原理來處理廢水中有毒物質的方法稱為電解法。目前對電解還沒有統一的分類方法，一般按照電解原理，可將其分為電極表面處理過程、電凝聚處理過程、電解浮選過程、電解氧化還原過程；也可以分為直接電解法和間接電解法。按照陽極材料的溶解特性可分為不溶性陽極電解法和可溶性陽極電解法。

利用電解可以處理：a.各種離子狀態的污染物，如CN^-、、Cr⁶⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等；b.各種無機和有機的耗氧物質，如硫化物、氨、酚、油和有色物質等；c.致病微生物。

電解法能夠一次去除多種污染物，例如，氰化鍍銅廢水經過電解處理，CN^-在陽極氧化的同時，Cu²⁺在陰極被還原沉積。電解裝置緊湊，占地面積小，節省一次投資，易于實現自動化。藥劑用量少，廢液量少。通過調節槽電壓和電流，可以適應較大幅度的水量與水質變化沖擊。但電耗和可溶性陽極材料消耗較大，副反應多，電極易鈍化。

電解過程的特點是利用電能轉化為化學能來進行化學處理。一般在常溫常壓下進行。

3.4.2　技術與裝備

（1）電解功能與作用

電解槽中的廢水在電流作用下除電極的氧化還原反應外，實際反應過程是很復雜的，因此，電解法處理廢水時具有多種功能，主要體現在以下幾個方面。

①氧化作用　在電解槽陽極除了廢水中的離子直接失去電子被氧化外，水中的OH^-也可在陽極放電而生成氧：

4OH^--4e2H₂O+2［O］

這種新生態氧具有很強的氧化作用，可對水中的無機和有機物進行氧化。

②還原作用　廢水電解時在陰極除了極板的直接還原作用外，在陰極還有H⁺放電產生氫，這種新生態氫也有很強的還原作用，使廢水中的某些物質還原。例如廢水中某些處于氧化態的色素，可因氫的作用而生成無色物質，使廢水脫色。

③混凝作用　若電解槽用鐵或鋁板作陽極，則它失去電子后將逐步溶解在廢水中，形成鋁或鐵離子，經水解反應而生成羥基絡合物，這類絡合物在廢水中可起混凝作用，將廢水中的懸浮物與膠體雜質去除。

④浮選作用　電解時，在陰、陽兩極都會不斷產生H₂和O₂，有時還會產生其他氣體。例如電解處理含氰廢水時會產生CO₂和N₂氣體等，這些氣體以微氣泡形式逸出，可起到電氣浮作用，使廢水中的微粒雜質上浮至水面，而后作為泡沫去除。

在電解過程中有時還會產生溫度效應，從而產生去除臭味的作用。總之，電解法具有多種功能，處理廢水的效果是這些功能的綜合結果。

（2）設備與裝置

①電解槽　電解槽多為矩形，按廢水流動方式分為回流式和翻騰式，如圖3-12所示。回流式水流流程長，離子易于向水中擴散，容積利用率高；但施工和檢修較困難。翻騰式的極板采用懸掛方式固定，極板與池壁不接觸而減少了漏電的可能，更換極板也較方便。

極板間距應適當，一般為30～40mm，過大則電壓要求高，電耗大；過小不僅安裝不便，而且極板材料耗量高。所以極板間距應綜合考慮多種因素確定。

電解需要直流電源，整流設備可根據電解所需要的總電流和總電壓選用。

②極板電路　極板電路有兩種：單極板電路和雙極板電路，如圖3-13所示。生產上雙極板電路應用較普遍，因為雙極板電路極板腐蝕均勻，相鄰極板接觸的機會少，即使接觸也不致發生電路短路而引起事故，因此，雙極板電路便于縮小極板間距，提高極板有效利用率，減小投資和節省運行費用等。