電絮凝技術(shù)處理廢水的原理

電絮凝法是將絡(luò)合吸附與氧化還原、酸堿中和、氣浮分離結(jié)合起來的處理工藝。M. Y. A. Mollah 等〔3〕研究電絮凝機(jī)理表明，帶正電的絮凝劑與污染物顆粒通過靜電引力和范德華力，絡(luò)合聚集成團(tuán)，生成可沉降的絮凝體而去除。有機(jī)分子可通過陽極氧化分解成小分子而易于被絮凝劑吸附，染料和溶解態(tài)的金屬離子則可通過陰極的電還原沉積作用與水體分離。廢水呈堿性時(shí)，陽極溶出產(chǎn)生的金屬離子經(jīng)水解和絡(luò)合作用消耗了廢水中過多的 OH-，使pH 下降；而對(duì)于酸性廢水，金屬氫氧化物和陰極電解水產(chǎn)生的 OH- 能消耗廢水中H+，使pH 上升，因而，電絮凝有中和酸堿的作用〔4〕。另外，當(dāng)處理含油廢水等形成的絮體微輕、難沉降時(shí)，還可利用陰極析氫或耦合后續(xù)電氣浮工藝，由電解水產(chǎn)生的O2 和H2（直徑不超過60 μm，遠(yuǎn)小于加壓氣泡粒徑）在上浮過程中將微輕絮體帶至水面達(dá)到分離目的，而該過程無需外投PAM 等試劑和處理絮凝污泥。電氣浮還兼具一定電氧化去除COD 的功能。

電絮凝法是一個(gè)復(fù)雜的物化技術(shù)，其核心內(nèi)容是絮凝劑的生成。對(duì)于Al 陽極，電解產(chǎn)生的Al3+在水中迅速以水合離子Al（H2O）6 3+的形態(tài)存在，隨后很快水解失去H+ ，形成一系列單核絡(luò)合物，如 Al（H2O）5OH2+、Al（H2O）4（OH）2+、Al（H2O）3（OH）3 等。由于羥基鋁離子增多，剩余孤對(duì)電子，羥基配位能力未飽和，可與另一個(gè)鋁離子逐漸聚合為羥基橋聯(lián)結(jié)構(gòu)，形成兩個(gè)羥基鍵橋，從而由單核鋁的絡(luò)合物緩慢聚合成表面富含羥基的多核高分子網(wǎng)狀聚合物 Alm（H2O ）x（OH ）n （3m-n），如Al2（H2O ）8（OH）2 4+、 Al16（H2O）24（OH）36 12+ 等，并zui終轉(zhuǎn)化成無定形的〔Al（OH）3〕n 絮凝劑。A. Sarpola 等〔5〕通過質(zhì)譜分析證實(shí)了有超過80種單價(jià)鋁核陽離子（Al2~13）和19 種多價(jià)鋁核陽離子（Al10~27）存在，另外，還發(fā)現(xiàn)超過45 種單價(jià)鋁核陰離子（Al1~12） 和9 種多價(jià)鋁核陰離子（Al10~32），而鋁絮凝劑的聚合度zui多可達(dá)32 個(gè)鋁。除上述高分子網(wǎng)狀聚合物Alm（H2O）x（OH） n （3m-n） 外，還會(huì)生成一些氧化鋁合氫氧根的大分子聚合物，如Al13O4（OH）24 7+等，或當(dāng)水體中含有NaCl 電解質(zhì)時(shí)，還會(huì)生成一些被NaCl 分子包覆的絮凝劑如〔Al2 （OH）3 （H2O）3·2.05NaCl〕3 + 、〔Al3 （OH）6 （H2O）8· 2.00NaCl〕3+等。一般地，聚合度與絮凝效率呈正相關(guān)，吳珍等〔6〕研究表明30 個(gè)鋁的聚合比13 個(gè)鋁的聚合的吸附和架橋作用強(qiáng)，而且有更寬的有效投量范圍。通常，低聚合度絮凝劑是通過吸附作用去除污染物粒子；而高聚合度絮凝劑則因表面積大、表面基團(tuán)多，對(duì)污染物粒子通過網(wǎng)捕包覆去除，但高聚合度的絮凝劑，產(chǎn)生的后續(xù)污泥量較大，增加了處置成本。

對(duì)于Al 陽極，電絮凝劑的生成過程還受pH、 Al3+濃度、水體成分、停留時(shí)間、水流方式和氣泡生成速率等因素的影響。

Al3+在水體中的停留時(shí)間越長(zhǎng)，與 OH- 水化越充分，聚鋁的聚合度和產(chǎn)量就越大，越有利于后續(xù)除污，但停留時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)降低電絮凝的時(shí)空效率。電絮凝法通常采用序批間歇式或循環(huán)流動(dòng)式的水流設(shè)置來保證金屬離子的水化聚合及絮凝過程的*和。