3.4　电解

3.4.1　原理与功能

电解质溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。与电源负极相连的电极从电源接受电子，称为电解槽的阴极，与电源正极相连的电极把电子转给电源，称为电解槽的阳极。在电解过程中，阴极放出电子，使废水中某些阳离子因得到电子而被还原，阴极起还原剂的作用；阳极得到电子，使废水中某些阴离子因失去电子而被氧化，阳极起氧化剂的作用。废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，产生新物质。这些新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。像这样利用电解的原理来处理废水中有毒物质的方法称为电解法。目前对电解还没有统一的分类方法，一般按照电解原理，可将其分为电极表面处理过程、电凝聚处理过程、电解浮选过程、电解氧化还原过程；也可以分为直接电解法和间接电解法。按照阳极材料的溶解特性可分为不溶性阳极电解法和可溶性阳极电解法。

利用电解可以处理：a.各种离子状态的污染物，如CN^-、、Cr⁶⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等；b.各种无机和有机的耗氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等；c.致病微生物。

电解法能够一次去除多种污染物，例如，氰化镀铜废水经过电解处理，CN^-在阳极氧化的同时，Cu²⁺在阴极被还原沉积。电解装置紧凑，占地面积小，节省一次投资，易于实现自动化。药剂用量少，废液量少。通过调节槽电压和电流，可以适应较大幅度的水量与水质变化冲击。但电耗和可溶性阳极材料消耗较大，副反应多，电极易钝化。

电解过程的特点是利用电能转化为化学能来进行化学处理。一般在常温常压下进行。

3.4.2　技术与装备

（1）电解功能与作用

电解槽中的废水在电流作用下除电极的氧化还原反应外，实际反应过程是很复杂的，因此，电解法处理废水时具有多种功能，主要体现在以下几个方面。

①氧化作用　在电解槽阳极除了废水中的离子直接失去电子被氧化外，水中的OH^-也可在阳极放电而生成氧：

4OH^--4e2H₂O+2［O］

这种新生态氧具有很强的氧化作用，可对水中的无机和有机物进行氧化。

②还原作用　废水电解时在阴极除了极板的直接还原作用外，在阴极还有H⁺放电产生氢，这种新生态氢也有很强的还原作用，使废水中的某些物质还原。例如废水中某些处于氧化态的色素，可因氢的作用而生成无色物质，使废水脱色。

③混凝作用　若电解槽用铁或铝板作阳极，则它失去电子后将逐步溶解在废水中，形成铝或铁离子，经水解反应而生成羟基络合物，这类络合物在废水中可起混凝作用，将废水中的悬浮物与胶体杂质去除。

④浮选作用　电解时，在阴、阳两极都会不断产生H₂和O₂，有时还会产生其他气体。例如电解处理含氰废水时会产生CO₂和N₂气体等，这些气体以微气泡形式逸出，可起到电气浮作用，使废水中的微粒杂质上浮至水面，而后作为泡沫去除。

在电解过程中有时还会产生温度效应，从而产生去除臭味的作用。总之，电解法具有多种功能，处理废水的效果是这些功能的综合结果。

（2）设备与装置

①电解槽　电解槽多为矩形，按废水流动方式分为回流式和翻腾式，如图3-12所示。回流式水流流程长，离子易于向水中扩散，容积利用率高；但施工和检修较困难。翻腾式的极板采用悬挂方式固定，极板与池壁不接触而减少了漏电的可能，更换极板也较方便。

极板间距应适当，一般为30～40mm，过大则电压要求高，电耗大；过小不仅安装不便，而且极板材料耗量高。所以极板间距应综合考虑多种因素确定。

电解需要直流电源，整流设备可根据电解所需要的总电流和总电压选用。

②极板电路　极板电路有两种：单极板电路和双极板电路，如图3-13所示。生产上双极板电路应用较普遍，因为双极板电路极板腐蚀均匀，相邻极板接触的机会少，即使接触也不致发生电路短路而引起事故，因此，双极板电路便于缩小极板间距，提高极板有效利用率，减小投资和节省运行费用等。