في السنوات الأخيرة، مع التطوير والتحسين المستمر لتكنولوجيا معالجة المياه، أصبحت تكنولوجيا معالجة المياه الكهروكيميائية ذات قيمة متزايدة وتطبيقها بسبب معدل التحلل المرتفع والتشغيل البسيط وخصائصها الخالية من التلوث. نظرًا لوجود العديد من الأقسام الفرعية لتكنولوجيا معالجة المياه الكهروكيميائية، تتم هنا مناقشة وتبادل الأكسدة الكهروكيميائية والتحليل الكهربائي الجزئي فقط.
1. مبدأ معالجة المياه عن طريق الأكسدة التحفيزية الكهربائية
الأكسدة الكهروكيميائية:
بشكل عام، تشير الأكسدة الكهروكيميائية في الواقع إلى العملية الكاملة للكيمياء الكهربائية. يعتمد على مبدأ تفاعل الأكسدة والاختزال، وتحدث التفاعلات الكهروكيميائية المباشرة أو غير المباشرة على أقطاب المحلل الكهربائي للأكسدة التحفيزية الكهربائية، وبالتالي تقليل أو إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي.
بالمعنى الضيق، تشير الأكسدة الكهروكيميائية على وجه التحديد إلى عملية الأنود، حيث يتم وضع محلول أو معلق من المادة العضوية في الخلية الإلكتروليتية، ويستخدم التيار المباشر لالتقاط الإلكترونات عند الأنود لأكسدة المادة العضوية، أو لأول مرة أكسدة المعادن منخفضة التكافؤ إلى أيونات المعادن عالية التكافؤ، ثم تقوم أيونات المعادن عالية التكافؤ بأكسدة المادة العضوية. وبشكل عام، تكون بعض المجموعات الوظيفية للمواد العضوية نشطة كهروكيميائيًا. ومن خلال الفعل القسري للمجال الكهربائي، يتغير هيكل المجموعات الوظيفية، وبالتالي تتغير الخواص الكيميائية للمادة العضوية، وتقلل من سميتها أو حتى تقضي عليها، وتعزز قابليتها للتحلل الحيوي. تنقسم الأكسدة الكهروكيميائية إلى أكسدة مباشرة وأكسدة غير مباشرة.
تشير الأكسدة المباشرة (التحليل الكهربائي المباشر) إلى إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي عن طريق الأكسدة المباشرة على قطب التحفيز الكهربائي، والتي يمكن تقسيمها إلى عملية أنوديك وعملية كاثودية. عملية الأنوديك هي أن الملوثات تتأكسد على سطح الأنود ويتم تحويلها إلى مواد أقل سمية أو مواد قابلة للتحلل بسهولة، وبالتالي تحقيق الغرض من تقليل وإزالة الملوثات. العملية الكاثودية هي تقليل الملوثات على سطح الكاثود وإزالتها، والتي تستخدم بشكل أساسي لتقليل وإزالة الهالوجين من الهيدروكربونات المهلجنة واستعادة المعادن الثقيلة. هذه العملية الكاثودية، والمعروفة أيضًا بالاختزال الكهروكيميائي، هي استخدام كاثودات من الفولاذ المقاوم للصدأ أو أقطاب كهربائية مطلية بـTi لمنح الإلكترونات، وهو ما يعادل اختزال وترسيب أيونات المعادن الثقيلة مثل Cr6+ و Hg2+ عن طريق تقليل العوامل. يتم تقليل أيونات حالة الأكسدة العالية إلى حالات أكسدة منخفضة (يتحول الكروم سداسي التكافؤ إلى كروم ثلاثي التكافؤ)؛ يتم تقليل المواد العضوية المحتوية على الكلور ونزع الكلور منها، وتحويلها إلى مواد منخفضة السمية أو غير سامة، وتحسين قابلية التحلل البيولوجي: R-Cl +H++e →RH + Cl-
تشير الأكسدة غير المباشرة (التحليل الكهربائي غير المباشر) إلى استخدام مواد الأكسدة والاختزال المولدة كهروكيميائيًا كمواد متفاعلة أو محفزات لتحويل الملوثات إلى مواد أقل سمية. ينقسم التحليل الكهربائي غير المباشر إلى عمليات عكسية وعمليات لا رجعة فيها. العملية العكسية (الأكسدة الكهروكيميائية بوساطة) تعني أنه يمكن تجديد الأكسدة الكهروكيميائية وإعادة تدويرها أثناء عملية التحليل الكهربائي. تشير العملية التي لا رجعة فيها إلى عملية أكسدة المواد العضوية باستخدام مواد تنتج عن تفاعلات كهروكيميائية لا رجعة فيها، مثل Cl2، والكلورات، والهيبوكلوريت، وH2O2، وO3 ذات خصائص مؤكسدة قوية. يمكن أيضًا استخدام التفاعلات الكهروكيميائية لإنتاج وسائط مؤكسدة قوية، بما في ذلك الإلكترونات الذائبة، ·H2O، ·HO2 (جذور الأكسيد الفائق)، ·O2- (جذور أنيون الأكسيد الفائق) وغيرها من الجذور الحرة، التي تتحلل وتزيل السيانيد والفينول. ، COD، S2- وغيرها من الملوثات الموجودة في الماء، وتحويلها في النهاية إلى مواد غير ضارة. بالنسبة للأكسدة المباشرة عند الأنود، إذا كان تركيز المواد المتفاعلة منخفضًا جدًا، فسيكون التفاعل السطحي الكهروكيميائي محدودًا بخطوة نقل الكتلة؛ بالنسبة للأكسدة غير المباشرة، لا يوجد مثل هذا القيد. في عمليات الأكسدة المباشرة أو غير المباشرة، هناك بشكل عام تفاعلات جانبية لهطول الأمطار H2 أو O2، ولكن يمكن قمع التفاعلات الجانبية عن طريق اختيار مواد القطب والتحكم المحتمل.
حققت الأكسدة الكهروكيميائية نتائج جيدة لمياه الصرف الصحي ذات التركيز العضوي العالي، والمكونات المعقدة، والعديد من المواد التي يصعب تحللها واللونية العالية، مثل مياه الصرف الصحي في حقول النفط البحرية، ومياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة، والسوائل المرتشحة عالية التركيز، ومياه الصرف الصحي الغنية بنيتروجين الأمونيا و السيانيد. يمكن لتكنولوجيا الأكسدة الكهروكيميائية أن تشكل بشكل فعال جذور الهيدروكسيل الحرة مع قدرة أكسدة قوية بمساعدة مواد الأنود النشطة الكهروكيميائية، والتي لا يمكنها فقط تحلل الملوثات العضوية الثابتة وتحويلها إلى مواد غير سامة قابلة للتحلل الحيوي، ولكن أيضًا تمعدنها بالكامل إلى مواد مثل الكربون. ثاني أكسيد أو كربونات.
ويمكن تطبيقه على: مياه الصرف الصحي الصناعية التي يصعب تحليلها والتي تحتوي على تركيزات عالية من الملوثات العضوية، أو المحتوى العالي من الملح، أو اللون الواحد، أو ضعف قابلية التحلل البيولوجي، أو أنواع مياه الصرف الصحي التي يصعب تحليلها باستخدام تكنولوجيا معالجة المياه التقليدية.
2. تكنولوجيا معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الجزئي
في السبعينيات، استخدم العلماء في الاتحاد السوفيتي السابق برادة الحديد لمعالجة مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة، ومنذ ذلك الحين تم تطبيق التحليل الكهربائي الدقيق على معالجة مياه الصرف الصحي. وقد بدأت بلدي الأبحاث في هذا المجال في الثمانينات. مع تعميق البحث، أصبحت تكنولوجيا التحليل الكهربائي الجزئي تحظى بالاهتمام في تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصناعي التي يصعب تحللها وتم تطبيقها في الممارسة الهندسية.
مبدأ التحليل الكهربائي الجزئي بسيط نسبيًا أيضًا. وهي عملية تستخدم مبدأ تآكل المعادن لتشكيل بطارية أولية لمعالجة مياه الصرف الصحي. تستخدم هذه الطريقة الحديد الخردة كمادة خام، ولا تستهلك موارد الكهرباء، ولها معنى "معالجة النفايات بالنفايات". على وجه التحديد، غالبًا ما يستخدم عمود التحليل الكهربائي الداخلي لطريقة التحليل الكهربائي الجزئي الحديد الخردة والكربون المنشط كمواد حشو، وينتج أيونات Fe2+ ذات خصائص اختزال قوية من خلال التفاعلات الكيميائية، والتي يمكن أن تقلل بعض مكونات الأكسدة في مياه الصرف الصحي؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام التلبد Fe(OH)2 لمعالجة المياه؛ نشط C له تأثير الامتزاز ويمكن أن يمتص المواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة. ولذلك فإن طريقة التحليل الكهربائي الجزئي هي توليد تيار ضعيف من خلال بطارية أولية مكونة من الحديد والكربون، والتي لها تأثير محفز على نمو واستقلاب الكائنات الحية الدقيقة. تتمثل ميزة طريقة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الداخلي في أنها لا تستهلك طاقة، ويمكن لهذه الطريقة إزالة مجموعة متنوعة من الملوثات واللونية في مياه الصرف الصحي، وفي الوقت نفسه تحسين قابلية التحلل الحيوي للمواد التي يصعب تحللها. تُستخدم تكنولوجيا معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الجزئي بشكل عام مع تقنيات معالجة المياه الأخرى كطريقة معالجة مسبقة أو طريقة تكميلية لتحسين قابلية المعالجة والتحلل الحيوي لمياه الصرف الصحي. ولكن في الوقت نفسه، فإن طريقة معالجة المياه بالتحليل الكهربائي الجزئي لها أيضًا عيوب، والعيوب هي أن سرعة التفاعل بطيئة نسبيًا، ومن السهل انسداد المفاعل، ومن الصعب معالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز.
كطريقة جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي، تم استخدام تقنية التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون في البداية في معالجة مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغة. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا الكثير من الأبحاث والتطبيقات في معالجة العديد من مياه الصرف الصحي الغنية بالمواد العضوية مثل مياه الصرف الصحي لصناعة الورق، ومياه الصرف الصحي الصيدلانية، ومياه الصرف الصحي الكوكية، ومياه الصرف الصحي العضوية عالية الملوحة ومياه الصرف الصحي المطلية بالكهرباء، ومياه الصرف الصحي البتروكيماوية، ومياه الصرف الصحي للمبيدات الحشرية، ومياه الصرف الصحي بالزرنيخ. تحتوي على مياه الصرف الصحي السيانيد. في معالجة مياه الصرف الصحي العضوية، يتم تقليل المجموعات المؤكسدة في المادة العضوية بواسطة أيونات الحديدوز البيئية الجديدة، والتي لها تأثيرات الامتزاز والتلبد والتعقيد والترسيب الكهربائي. لا يمكن لطريقة التحليل الكهربائي الجزئي إزالة المواد العضوية فحسب، بل يمكنها أيضًا إزالة COD وتحسين قابلية التحلل الحيوي، مما يخلق الظروف لمزيد من العلاج.
في التطبيقات العملية، أظهرت طريقة التحليل الكهربائي الجزئي للحديد والكربون مزاياها، ولكن هناك أيضًا مشاكل مثل التصلب وتعديل درجة الحموضة. وقد قيدت هذه المشاكل مواصلة تطوير العملية. وهذا يتطلب المزيد من البحث لخلق ظروف أكثر ملاءمة لتكنولوجيا التحليل الكهربائي الدقيق للحديد والكربون لمعالجة مياه الصرف الصناعي على نطاق واسع.
يمكن أيضًا استخدام معالجة المياه الكهروكيميائية مع طرق أخرى لتحسين كفاءة وجودة معالجة مياه الصرف الصحي بشكل كبير. حاليًا، تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي التي تتم دراستها بشكل أكبر هي مزيج من الطرق الكهروكيميائية والبيولوجية. بعد الجمع بين هاتين الطريقتين، يمكن تحلل ومعالجة الملوثات المختلفة في الماء بشكل فعال في المعالجة المشتركة للتكنولوجيا البيولوجية والتكنولوجيا الكهروكيميائية. يمكن للتيار الضعيف الناتج عن عملية التفاعل الكهروكيميائي أن يحفز بشكل فعال النشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي تعزيز كفاءة المعالجة البيولوجية. ولذلك فإن الجمع بين هاتين الطريقتين له مزايا يصعب تحقيقها مع الطرق الأخرى في معالجة مياه الصرف الصحي التي يصعب تحللها والتحليل الكهربائي غير الكامل لمياه الصرف الصحي.
Baoji JM-TITANIUM- تصميم وتصنيع الأنود الاحترافي
على مر السنين، تخصصنا في أبحاث وتطوير الأنود، الإنتاج والتصنيع، ويتم تصدير منتجاتنا إلى العديد من البلدان حول العالم. يمكن تصميم وإنتاج سلسلة مختلفة من الأنودات وفقاً للمعايير البيئية الفعلية لمختلف المستخدمين. انكم مدعوون للزيارة والتفاوض.
نيكول
الشركة: شركة باوجى جيميون ديناميك المحدودة
الدولة : الصين
إضافة: طريق باوتي، جينتاى، مدينة باوجى، شنشى، الصين
الهاتف الخلوي:+86 13369210920
بريد جوجل:nicole@jmyunti.com
موقع الكتروني: www.jm-titanium.com
