污水处理用钛阳极

电化学水处理技术主要是通过电解反应，将水中的**和无机污染物通过电化学氧化、电化学还原和阴极吸附等方法去除。在水溶液中，当两较施加一定电压后，就有电流通过，并在两较间发生电解、电离反应。通过电化学方法在阳极发生氧化反应生成H2O2，O3等强氧化物活性氧对处理水进行除菌灭藻，已被成功应用于空调循环水系统、水景及游泳池等的水质稳定上。而在水的电解过程中，处理水中的正离子(Ca2+，Mg2+等)因受电场作用而迁移至阴极而在电极表面吸附。此法用于去除水中的成垢离子，具有降低水的硬度、控制浓缩倍数增长等功能。
 根据不同的氧化作用机理，电化学氧化包括直接阳极氧化和间接阳极氧化。
1. 直接阳极氧化
直接氧化过程一般发生在**物高浓度时，污染物吸附在阳极表面，然后通过阳极电子转移过程实现污染物氧化去除。
 
2. 间接阳极氧化
 
间接阳极氧化是指通过阳极发生氧化反应产生的强氧化剂间接氧化水中的污染物，达到杀菌除藻的作用。
在电化学反应过程中，电极表面可以产生一些活性中间产物，如?OH、OCl-、H2O2、O3等。
 
(1)产生羟基自由基(?OH)
当处理水中污染物浓度较低时，处理水中发生的是污染物与?OH的反应，如式(2-1)~(2-2)所示：
 
H20→?OH+H++e         (2-1)
4?OH→2H2O+O2             (2-2)
 
(2)产生次氯酸根(OCl-)
 
当处理水中含有Cl-时，电化学处理过程中回生成次氯酸盐，次氯酸盐在氧化处理水中的污染物。在含氯溶液中，OCl -通过以下反应实现：
2 Cl-→ Cl2 + 2e           (2-3)
 
Cl2 + H2O → HOCl + HCl   (2-4)
HOCl→ H+ + OCl-              (2-5)
这些具有氧化作用的含氯物质(OCl- 、Cl2等)与羟基自由基(?OH)共同氧化降解**污染物质。
 
(3)产生臭氧(O3)
 
O3 的产生的过程可以通过以下反应实现：
3 H20 → O3 + 6e + 6H+       (2-6)
 
O2 + H20 → O3 + 2e + 2H+     (2-7)
 
O3具有很强的氧化能力，可以通过电化学过程在线产生，用于水中污染物的氧化及杀菌消毒等[2]。
 
(4)产生(H2O2)
 
当处理水中的O2 在阴极得到电子，发生还原反应生成H2O2 。吸附在阴极材料表面的O2通过捕获电子，形成过氧基离子O2- ，然后通过一系列反应形成H2O2 [3]，
如下所示：
 
O2 + e → O2-                       (2-8) 或
 
O2-  + H+  → HO2?              (2-9) 
O2- + HO2?  → O2 + HO2-       (2-10)
2HO2? → H2O2  + O2            (2-11)
 
HO2- + H+  → H2O2               (2-12)
用电化学方法生成此类H2O2 、O3等强氧化活性氧对水体进行除菌、灭藻处理是可行的[4][5]。
 
电化学还原
 
水电解的过程由阴极的还原反应和阳极的氧化反应共同完成：
 
阴极： 2H+ + 2e → H2 ↑     (3-13)
 
阳极：4OH- - 4e → O2 ↑+2H2O     (3-14)
 
当电极在循环水中微电解水分子时，在阴极发生还原反应生成，处理水中的H+不断减少，使阴极富含OH-。
碳酸化合物存在着以下平衡
 
HCO3 -  ? H+ + CO32-    (3-15)
 
当H+不断得到电子成为逸出以后，水中的碳酸钙盐如CaCO3、MgCO3就会吸附到阴极电极上，可以通过定期清除电极装置上的水垢来除去处理水溶液中的成垢离子，控制浓缩倍数的增长，减少系统结垢。

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