电絮凝 27期

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摘 要：本文简要介绍了电絮凝技术与微滤技术在水处理领域和水净化方面的作用机理及联合应用进展，并对其影响因素的研究现状进行了综述。

关 键 词：电絮凝-微滤技术水处理 研究

中图分类号：TK223.5文献标识码： A

前 言

微滤能有效去除水中大分子物质，具有能耗低、无二次污染、分离效率高等特点，在水处理领域得到了有效发展。但是在实用过程中造成的膜孔堵塞，导致通量降低是限制膜技术大规模应用的瓶颈。

电絮凝技术是利用牺牲阳极，在外加电场作用下电解生成大量的Fe2+、Fe3+或Al3+，Fe2+、Fe3+或Al3+在水中易形成氢氧化物沉淀，并聚合形成胶体，通过吸附、离子交换等作用去除水中的污染物。与其他水处理工艺相比，电絮凝技术阴极可以析出氢气具有浮选作用，不需要添加任何化学药剂，污泥产量少，易于控制等特点，受到了众多学者的青睐。

近年来，为了克服微滤膜过滤过程中引起的膜污染，通量减小等问题，充分利用电絮凝技术的优点，将电絮技术与凝微滤技术联合起来应用于水处理领域，不仅减小膜污染，而且降低了水处理成本，扩大了在贫困地区的实用范围。

1电絮凝-微滤工艺对水中有机物的去除机理

电絮凝联合工艺对水中有机物的作用机理主要有压缩双电层、电性中和作用、吸附架桥作用、沉淀物网捕作用、氧化还原作用[5]等几种机理共同作用的。

1.1 压缩双电层机理

压缩双电层是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质，通过增大溶液中的反离子强度来减小扩散层厚度，从而使ζ电位降低的过程。在电絮凝过程中，随着反应的进行，阳极逐步溶解，Al3+或Fe3+逐渐增多，通过一系列反应生成羟基化合物及氢氧化物凝胶越来越多。溶液中反离子浓度的增加，导致交替扩散层厚度减少，由于扩散层减薄，颗粒相碰撞时距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间的排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主。当ζ电位达到临界电位时，胶体就会失去原有的稳定性，胶体就可以相互凝聚。

1.2 电性中和作用

阳极电解产生的Al3+或Fe3+，在一定条件下能电离和水解，变成各种络离子，如[Al(H2O)6]3+、[A1(OH)(H2O)5]2+、[A12(OH)2(H2O)8]4+和[A13(OH)5(H2O)9]4+等。这些络离子不但能压缩双电层，而且能够通过胶核的反离子层进入固液界面，并中和电位离子所带电荷，使ψ电位降低，ζ电位也随之减小，静电斥力也相应减少，从而增大了胶体与溶液中其他颗粒的碰撞几率，达到胶粒的脱稳和凝聚，这就是电性中和。

1.3 吸附架桥作用

通过电离与水解作用形成的水溶性链状高分子聚合物并具有能与胶粒和细微悬浮物发生吸附的活性部位，那么它就能通过静电引力、范德华引力和氢键力等，将微粒搭桥联结为一个个絮凝体(俗称矾花)。这种作用就称为吸附桥联。聚合物的链状分子在其中起了桥梁和纽带的作用。这种网状结构的表面积很大，吸附能力很强，能够吸附粘土、有机物、细菌甚至溶解物质。许多学者认为,吸附架桥作用是由于高分子絮凝剂分子链上的活性基团与胶体颗粒表面氢键结合,也有通过静电引力、范德华力、离子键和配位键的结合来解释其吸附架桥作用(胡承志,2003)"汤鸿霄(1990)曾指出,一定程度的胶体脱稳是铝离子产生吸附架桥作用的前提,而且吸附架桥絮凝的本质是不同相的絮凝。

1.4沉淀物的网捕机理

在电解反应过程中,Al3+或Fe3+经水解缩聚可以生成多轻基络合物和氢氧化物的絮体。水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。由于络合物具有链状结构,可以网捕、卷扫溶液中的细小胶粒,结合成新的絮凝物,达到共沉淀的效果。

1.5 氧化还原作用

在电流作用下，原水中的部分有机物可被氧化为低分子有机物，甚至直接被氧化为CO2和H2O。同时，阴极产生的新生态氢还原能力很强，可与污染水中的有机物发生还原反应，从而使污染物得到降解。

2电絮凝技术在水处理技术的应用

电絮凝技术在水的深度处理及给水方面有着广泛的应用。近几年电絮凝技术与其他装置的联合应用也日趋广泛。孙磊等人将电絮凝装置与两级序批式膜生物反应器联合应用，通过对好氧颗粒污泥和非完全状态的好氧颗粒污泥从化学、生物、物理条件对比发现，非完全状态的好氧颗粒污泥系统对操作条件的要求更低，同时具备良好的沉降性能和除磷效果。张万友等[11]人将电絮凝技术与动态膜技术相结合，不仅降低了膜组件的造价，而且膜通量清洗后通量恢复明显。在原水PH值为6，电场强度为 6V/cm，极间距为 10mm 情况下，能快速形成动态膜，且COD Mn的去除率超过70%，UV254去除率可达到 90%以上；李静波等人利用双铝电极电絮凝-微滤法去除饮用水中细菌的实验研究表明：在电流密度为15.8A/m2，极板间距为10mm，PH值在酸性环境下杀菌效果显著。

2.1对有机物的去除效果

电絮凝-微滤应用工艺主要用来去除水中的有机物，结果见表1

通直流电之后，阳极失电子以Al3+的形式进入溶液中，经过一系列的水解络合反应形成氢氧化物絮体，氢氧化物絮体与水中有机物通过吸附、卷扫作用相结合去除水中大部分的有机物。

2.2对细菌的去除效果

电絮凝联合工艺对水中细菌能够良好的去除，是多种机理共同作用的结果。基于国内外学者的研究，分析其机理为，首先溶解在水中的Al3+在电解作用下生成一系列的多羟基络合产物。这些络合产物通过范德华力、氢键、化学和物理吸附作用等吸附水中的细菌。同时形成的铝的氢氧化物絮体有很大的比表面积在吸附水中胶体、悬浮物的同时捕获水中的细菌。其次，在电场作用下，水发生电解反应：H2OH+OH -，产生的OH-在直流电场作用下发生以下反应，4OH -O2+2H2O ,产生的O2 发生水解, 在阴极附近生成HO-2 , 随后又进一步分解为H2O2 等活性氧物质 。此外,水中还原态金属离子与H2O2相互作用使H2O2形成羟基自由基。细胞膜可被HO-2 、H2O2和OH 等活性物质破坏, 以致渗透至细胞内部把有机物的链状结构破坏, 同时破坏了生物细胞的离子通道, 细菌的生物场环境被破坏, 使细菌丧失了生存条件，不能在水中继续生存、繁殖, 从而达到杀菌的目的。在这些物质中,羟基自由基是最为活泼的基团, 可与活细胞中的任何分子, 如有机酸、糖、磷脂、核苷和氨基酸等发生反应, 而且反应速度很快。在阴极附近, 水中电离出的氢离子得电子被还原为氢气。还原生成的氢具有很强的还原性, 水中细菌的新陈代谢可被破坏,酶的活性被降低, 从而抑制了微生物的生长。

3电絮凝-微滤工艺去除效果的影响因素

3.1 电流密度

电流可以决定絮凝效率、气泡生成速率和大小，以及絮体的生成速率和形态。因此，它是影响电絮凝处理效果的重要因素。程宇婕等人考察了在不同的电流密度下对水中TOC、氨氮的去除效果。结果表明，相同时间下，随着电流密度的增加，TOC、氨氮的去除效率不断增加，且分别达到70%和75%以上。但是当电流密度达到一定值后，TOC和氨氮的去除率增加缓慢。李静波等人通过改变电流密度探讨其对腐植酸的去除效果。在最佳电流密度3.17A·m-2时，水中腐植酸的去除效果可达100%。通过前人研究表明，水中有机物的去除效率随着电流密度的增加而增加，当达到一定电流密度时，电解会产生过量的Al3+或Fe3+，胶体表面电荷发生逆转，形成胶体排斥，破坏絮体，降低絮凝能力。

3.2 极板间距

极板间距越大，电流密度越小，有机物的去除时间也增大，降低了效率。极板间距越小，极板间电流密度越大，阳极板产生的Al3+或者Fe3+的量也相应增多，因此有效的促进了阳极的进一步溶解,溶液中生成的Al3+或者Fe3+大量水解，通过络合形成大量水解产物，水解产物的增加导致絮凝剂产量增大，使水中有机物及胶体絮凝效果更加明显。同时，阴极发生还原反应产生更多的氢气泡，氢气泡的增加能够有效的把溶液中絮体浮选出来,电解槽的电极溶蚀和电极工作表面都得到了充分的利用,使反应进程被加速，增强了处理效果，提高能量的利用率;但极板间距过小,极板间电场分布的不匀性增强,易引起短路反应的发生。

3.3 PH值

在不同的PH值条件下，Al3+或Fe3+会有不同的络合产物，即不同的絮凝能力。Moshe Ben Sasson等人通过测定Fe3+在不同PH值条件下消耗能量的比率，得出在中性及偏酸性条件下，Fe2+很容易被氧化为Fe3+，降低了能量消耗比率。Neranga P.Gamage等人利用铝作为阳极板，考察了PH值对出水通量的影响，得出在中性和偏酸性环境下，铝的溶解度较大，且能产生大量的氢气泡，增加了出水通量。

结论

4.1电絮凝联合工艺的应用作用机理复杂，但主要包括压缩双电层、电性中和作用、吸附架桥作用、沉淀物网捕作用、氧化还原作用。

4.2电絮凝联合工艺对水中的有机物和细菌去除效果良好。

4.3电流密度、极板间距、PH值是影响电絮凝联合工艺的主要因素，各参数条件的优化直接决定着水中有机物的去除效果。

参考文献

1 张莹,龚泰石.电絮凝技术的应用及进展 [J]. 安全与环境工程, 2009,(1):38-43.

2 何夏清.电絮凝技术在水处理中的研究进展[J]. 四川环境, 2011, (6):94-98.

3Neranga P.Gamage, Aluminum electrocoagulation pretreatment reduces during surface water microfiltration[J]. Journal of Membrane Science, 2011:97-105.

4 张石磊,江旭佳,洪国良. 电絮凝技术在水处理中的应用[J]. 工业水处理, 2013,(01):13-18.

5孙伟. 电絮凝法处理微污染水源水的试验研究[D]. 2008:1-68.

6 付纪彤. 电絮凝-气浮工艺处理含聚采油污水及配聚应用研究[J].石油天然气学报, 2012:157-160.

7 孙磊.膜生物反应器及电絮凝-过滤技术在分散式生活污水处理中的应用研究[D]. 2009:1-109.

8张万友,刘扬扬,张海丰. 电絮凝-动态膜形成机制分析[J]. 中国电机工程学报, 2012:182-187.

9 李静波,赵璇,解明曙. 双铝电极电絮凝-微滤法去除饮用水中细菌的实验研究[J]. 内蒙古环境保护，2006:9-13.

10 王雪峰,李建宏等. 微电解水处理器的杀菌作用研究[J]. 给水排水，2001,27(11):40-42.

11 郑荣梁. 自由基生物学（第一版）[M]. 北京, 高等教育出版社，1992.

12 何德文,李金香. 饮用水消毒技术的研究进展[J].干旱环境检测，1999,13(1):16-18.

13 程宇婕,冯启言.电絮凝-微滤技术应用于给水处理的实验研究[J]. 能源环境保护, 2008,22(4):28-31.

14 衣丽霞, 董景岗,项军.电絮凝法处理采油污水试验研究[J]. 盐业与化工, 2011:34-37.

15 Moshe Ben Sasson, Avner Adin.Fouling migtigation by iron-based electroflocculation in microfiltration:Mechanisms and energy minimization [J]. Water Research ,2010:3973-3981.

16 Neranga P. Gamage, Shankararaman Chellam. Aluminum electrocoagulation pretreatment reduces fouling during surface water microfiltration [J]. Journal of Membrance Science 2011:97-105.