薛瑞德 毕波 张董平 高旭宏 李森章(山西瑞赛科环保科技有限公司，山西 交城 030500)

0 引言

我国电力企业自20 世纪中后期开始迅速发展，电解法也由此出现在人们的视野中。传统的工业生产技术手段主要是依靠二维平板电极，该反应器虽然占位也非常小，但是在传质方面存在很多问题，并且反应程度也不是十分灵敏，已经不再适用于社会经济的不断发展、国民需求不断提升背景下的化工生产。此后，各国开始了对电极的研究和设计，但就目前中国的发展局势和对化工生产的依赖程度来说依然需要不断改进。

1 电化学水处理应用技术的种类

1.1 电化学氧化

电化学水处理技术主要是通过对电解法的各种利用实现污染物的处理，最常使用的电解方法就是直接电解和间接电解。直接电解侧重于对氧化还原反应的利用，对污染物进行氧化或还原，以达到清除水中杂质的目的。间接电解相对于直接电解来说过程比较复杂，但是工作原理是不变的，依然利用氧化还原反应。间接电解的电解过程分为可逆和不可逆。可逆过程就是通过对污染物的处理使其达到二次使用或循环使用的标准然后继续投入生产过程中，不可逆过程就是通过一系列的化学反应生成氧化有机物，在此过程中反应物本身是不可逆的。

实际使用中，间接电解法和直接电解法都有具体的使用方法。比如利用间接电解工作原理的内电解法，首先利用碳和铁构成能够正常反应的原电池，然后将污染物置于原电池的正负极上使他们各自发生化学反应，再利用原电池的吸附性等特性对杂质进行处理。这种电解方法投资成本低，使用方法简单，因此经常单独处理被氧化过的有机废水或者与其他方法结合起来共同清除其他类型的污染物。再如综合利用直接电解和间接电解两种工作原理的电化学氧化法。

1.2 电凝聚法

电凝聚法是通过不断增加反应系统阳极的外部电压促进阳离子产生，使其与水中的胶状絮凝物等胶体污染物充分反应。阴极随着阳极阳离子的不断产生也会源源不断的为反应提供氢气。众所周知，氢气在一定条件下能够快速上浮，由此水中悬浮的污染物就与水体隔离开，实现了化工生产废水的净化。虽说净化效果有所提高但反应过程需要消耗很多电能，因此电凝聚法在化工生产废水方面的应用受到了极大限制。

1.3 电渗析

电渗析法所使用的技术手段相对是比较高的，该方法需要在直流电厂的作用下，通过离子交换膜实现水处理过程中离子的交换和迁移，充分发挥离子的选择透过性。二十世纪六十年代开始，电渗析法在电化学水处理方面的应用价值被逐渐挖掘，这种方法的工作原理主要是阻止溶质透过半透膜，提高水中杂质的过滤程度并通过跨膜渗透压差为水通过分离膜提供动力，显著提高了分离效率。目前来说，电渗析法在我国的应用前景是非常广阔的。除此以外，电渗析法的使用实现了电化学水处理由低压操作到无压操作的转换，有效减少了水处理过程中的能量损耗，有利于企业贯彻落实国家环保及节能减耗政策。近年来世界各国相继投入大量资金深入挖掘电渗析法在电化学水处理方面的更多可能性。

2 电化学水处理技术在化工生产领域的应用

2.1 持久性有机污染物污水处理技术

化工废水中含有很多重金属，如果直接排放，废水中的硫酸根离子在扩散过程中就会分离出硫离子，与水中的各种物质进行反应，特别是金属元素，导致大范围水域被污染并具有较高的毒性。用一般的方法对这些持久性强且有毒的有机污染物进行处理是非常困难的，结合电化学处理技术能够使难度系数大大降低。例如，电化学氧化反应通常需要借助催化剂进行辅助，在化学结构中能够生成大量的具有氧化作用的羟基，迅速分解持久性有机污染物。催化作用强的催化剂还能够继续发生氧化反应改变有机物污染物的性质，降低化工生产废水的毒性。

2.2 含酚废水的电化学处理技术

化工生产中含酚废水的处理是近年来水处理领域炙手可热的研究课题，主要原因是在传统技术的处理中含酚废水的处理过程是非常复杂的，并且处理效果不理想，依然会对周围水质产生污染。电化学处理技术的使用可有效解决这一问题，利用电化学的氧化反应，根据水中酚类物质含量的高低调整设备电压及PH 值，就能够轻松地清除化工生产废水中的所有酚类物质。氯苯酚浓度参数随电化学处理时间的变化如表1 所示。

表1 氯苯酚浓度参数随电化学处理时间的变化

2.3 硝基苯类化合物废水处理技术

硝基苯类化合物是化工废水中最令人头疼的一种物质，一般的水处理技术是很难降解该物质的。在电化学水处理技术中，DSA 通常作为催化系统的阳极。操作人员只需要保证反应过程中电流密度的准确就可以大大提高硝基苯类化合物的降解率。目前我国硝基苯类化合物的降解率已经能够达到世界先进水平，见表2。

表2 废水主要污染物浓度

3 电化学水处理技术在化工生产领域的发展前景

一般的企业在进行水处理时往往会使用过滤性能高的设备，严格控制设备系统中微生物、细菌及污染物杂质的含量。电导率仪还能对冷却塔及冷却水的各项数据进行跟踪和检测，智能判断冷却塔中是否需要注入新水和是否需要打开排污通道。当然要想加快电化学水处理的效率，提高水处理的质量或多或少还需要依靠化学物质进行辅助。

电化学技术的使用增加了无毒污染物转化的可能，同时能够实现各种细菌、杂质的分离，还能够自动控制设备内部的细菌生长，增加了多项实用功能。如果有需要，电化学的阴阳两极还能够同时作用。此外，电化学技术的使用标准很低，常温常压下即可，并且其运行的主要条件是电流和电位的大小，能够实现系统工作及设备各方面的自主控制也是其一大优点。更重要的是，电化学技术的使用不需要投入大量的化学试剂，既减少了处理成本，又加快了处理速率，就其优势而言，未来的发展前景是非常广阔的。

尽管如此，现阶段某些电化学技术的使用依然有很多限制条件，因此接下来的电化学技术研究应注重解决实际问题。比如开发低价高效的电极材料、设计一体化便捷有效的反应器，研究以可再生能源为主的反应装置等。

4 结语

综上所述，虽然目前电化学水处理技术相较于传统技术已经有了很大进步，但是目前为止该技术还具有很多的不稳定性，如处理质量的不稳定等，并且还没有真正实现 节能减耗的目标。因此，在电化学水处理技术的探索道路上我们还需要不断奋斗。