電化學技術原理
什么是電化學技術呢？
就是通過在特定的電化學反應器中外加電場，調控電子定向轉移，使水中污染物在反應器中發(fā)生特定的物理、化學反應，從而被去除的過程。
其中物理過程主要包括吸附、絮凝和膜分離等。
化學過程分為直接電解和間接電解。直接電解指污染物在電極上直接被氧化或被還原，間接電解則是利用電化學反應產生的強氧化或還原性中間物質實現(xiàn)污染物的降解或轉化。
原理看起來很復雜，其實整個過程非常的“綠色”，而且與傳統(tǒng)的水處理技術相比，具有無可比擬的優(yōu)勢：
1）反應條件溫和，反應條件一般為常溫常壓。
2）可控性強，通過調節(jié)電流和電壓可以控制電化學反應過程，同時提高反應的選擇性，防止副反應發(fā)生。
3）易于自動化，能量效率高。
4）電化學反應中的電極反應主要由電子參與，不需要外加氧化劑或還原劑，催化劑的使用量也大大減少，有效避免了二次污染。
5）反應靈活性高，在降解水中污染物的同時，還可通過選用特殊的電極使其具有絮凝、殺菌等功能，當廢水中含有金屬離子時，陰極和陽極可同時工作，提高處理效率。
6）反應裝置簡單，工藝靈活，既可作為單獨水處理工藝，也可以作為預處理或深度處理過程與其他處理技術相結合。
電化學水處理分類
電氧化
電化學氧化法分為直接氧化和間接氧化2種。
直接氧化，也就是使水中的污染物失去電子發(fā)生氧化，以此達到處理效果。
間接氧化過程稍微復雜了點，是溶液中的Fe2＋、CI-等失去電子生成強氧化性物質，進而將溶液中的污染物通過氧化去除。
一般情況下，這2種方式是同時存在，同時在起作用。
目前來看，電氧化算是最為常見的電化學水處理技術了，除了可以解決常規(guī)水處理技術不易解決的難題之外，還可以實現(xiàn)污染物的超低排放要求，想想國家提出的碳中和目標，是不是感覺很有前景呢。
不過有個缺點就是，H2O2是間接氧化中使用較多的中間物，產率低，只能在酸性條件中進行催化降解。
電絮凝
電絮凝的作用原理比較簡單，就是在電解過程中大量的金屬陽離子與OH-發(fā)生聚合反應，生成多核羥基絡合物及氫氧化物，使水中的懸浮物和有機物通過絮凝作用去除。
此過程與傳統(tǒng)的絮凝過程相似，但電解絮凝的效果更好。
在水處理中，電絮凝多用于在工業(yè)污水，比如制革、印染、電鍍等，經常是在廢水預處理和二級出水處理中去除懸浮性顆粒物質、重金屬等。
不過在給水處理中，電絮凝就比較難了。主要原因是給水水質要求太高了，電絮凝技術在水處理過程中會產生起作用的金屬陽離子，金屬離子進入水中很可能產生二次污染。
電絮凝一般作為預處理技術與生物法、膜分離技術或其他電化學技術聯(lián)用。缺點就是過程中會大量消耗電極和能源，造成鐵泥或鋁泥等二次污染，這也是限制電絮凝法大規(guī)模應用的原因。
電氣浮
電氣浮主要是利用電解作用，在直流電場的作用下產生許多微小的氣泡，在這些微小氣泡上浮的過程中帶走水中的部分懸浮物質和油類。
電氣浮技術一般與其它處理工藝相結合以達到更高的處理效率。比如，用電氣浮—微電解—生化組合工藝聯(lián)合處理農藥廢水，在實驗室條件下COD的去除率可以達到99.1%，NH3—N去除率達97.5%，并且可以長期保證處理效果穩(wěn)定。出水水質符合污水綜合排放三級標準。
電滲析
電滲析法是一種利用離子交換膜分離溶液中電解質的電化學水處理技術。
整個處理裝置主要由電極、陰陽離子交換膜和特制的隔板構成。在直流電場作用下，以電位差為動力，利用離子交換膜的選擇透過性把電解質從溶液中分離出來，從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純。
以分離氯化鈉為例，電滲析過程如下：
上面這個圖就能看到，電滲析反應器內設置了多組交替排列的陰離子交換膜和陽離子交換膜，外加直流電場后，陽離子就會穿過陽膜向陰極方向運動，陰離子穿過陰膜向陽極方向運動，從而形成了去除水中離子的淡水室和濃縮離子的濃水室，將濃水排放，淡化后的水即為去鹽水。
電化學水處理技術的應用
工業(yè)廢水處理
電化學水處理技術在高COD、高鹽度、難生物降解工業(yè)廢水的處理上具有獨特優(yōu)勢。
這類廢水一般可生化性差，并且具有生物毒性，不能直接通過微生物法處理。
電化學技術可以作為這類廢水的預處理方法，不僅去除掉部分有機物，減輕后續(xù)工藝的負荷，更重要的是能去除對微生物有毒害作用的物質，提高廢水的可生化性。
分散式污水處理
對于集中收集的污水，傳統(tǒng)生物處理方法效果很好而且處理成本低。而對于分散式污水，如船舶生活污水、農村生活污水和部分難以收集的公共衛(wèi)生間污水，則會面臨投資成本高，處理時間長等問題。
電化學水處理技術正好可以派上用場，其裝置體積小、水力停留時間短、處理效果穩(wěn)定，并且控制方便、啟動快捷、無二次污染，正適合用來處理分散式污水。
污水深度處理
最近幾年，出水標準的提高對污水深度處理提出了新的要求。
要知道，經過污水處理廠二級處理的污水仍含有大量細菌和病原體，如果得不到有效處理的話，直接排放會對農作物、水體環(huán)境甚至飲用水安全造成嚴重影響，并且病原體還會造成許多水生疾病的傳播。
電化學技術不僅能高效去除有機物，還有很好的吸附、殺菌效果，作為污水的深度處理技術具有廣闊的前景。
電化學水處理技術的趨勢
最后，電化學水處理技術雖然不需要外加大量化學試劑，可以處理一些傳統(tǒng)方法不能有效處理的污水。但同時，電流效率低、處理能耗高及電極材料昂貴等問題也限制著它的實際應用。
電化學水處理技術的的趨勢將在以下幾個方面：
1）新型電極材料的開發(fā)。
2）高效一體化反應器的設計。
3）可再生能源的使用。
隨著技術的發(fā)展，或許在未來我們可以看到，電化學和污水處理的碰撞，會擦出一些不一樣的火花。