Cần phải nói rằng ở khắp mọi nơi trên thế giới nơi con người sinh sống và nơi có các công ty sản xuất đều tồn tại vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.
Hiện nay, phương pháp chính để loại bỏ chất hữu cơ trong xử lý nước thải là xử lý sinh học, có hiệu quả loại bỏ cao và chi phí xử lý thấp. Tuy nhiên, các chất ô nhiễm được loại bỏ bằng phương pháp xử lý sinh học là các chất dễ phân hủy sinh học (hoặc dễ phân hủy sinh học) trong nước và hầu như không có tác dụng loại bỏ các chất dễ phân hủy sinh học. Một số chất hữu cơ gây độc cho vi sinh vật. Trong những trường hợp này, phương pháp sinh học không phù hợp.
Điện phân là phương pháp xử lý sử dụng phản ứng điện hóa của quá trình điện phân để loại bỏ các tạp chất có hại trong các loại nước thải khác nhau. Nó còn được gọi là phương pháp oxy hóa xúc tác điện, hoặc phương pháp điện hóa. Nó xử lý nước, bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải nhà máy. Bởi vì nó không gây ô nhiễm thứ cấp nên được gọi là công nghệ xử lý nước thân thiện với môi trường, hay công nghệ xử lý nước xanh.
Từ góc độ chuyên môn, cái gọi là công nghệ xử lý nước điện hóa sử dụng điện trường bên ngoài để đạt được mục đích loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải thông qua một loạt các phản ứng hóa học, quy trình điện hóa hoặc quy trình vật lý được thiết kế trong một lò phản ứng điện hóa cụ thể. hoặc mục đích tái chế các vật liệu hữu ích.
Ngay từ những năm 1930 và 1940, các học giả nước ngoài đã đề xuất sử dụng phương pháp điện phân để xử lý nước thải. Vào thời điểm đó, nó chủ yếu được sử dụng để xử lý các ion kim loại nặng trong nước thải. Tuy nhiên, do tiêu thụ năng lượng cao, thiếu điện và hạn chế của lý thuyết điện hóa nên việc phát triển phương pháp này còn chậm. Trong những năm 1960 và 1970, ngành điện lực phát triển nhanh chóng. Nghiên cứu về cực dương phủ titan đã thành công và được công nghiệp hóa. Việc nghiên cứu lý thuyết điện hóa không ngừng đi sâu đã khẳng định rằng các phản ứng oxi hóa khử, phản ứng cộng hoặc phản ứng phân hủy của nhiều hợp chất hữu cơ có thể được tiến hành trên các điện cực, điều này cung cấp cơ sở lý thuyết cho sự phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ thông qua quá trình oxy hóa điện phân, từ đó thúc đẩy ứng dụng công nghệ điện phân. trong xử lý nước.
Ưu điểm của công nghệ xử lý nước điện hóa là:
1. Quá trình chuyển điện tử chỉ được thực hiện giữa điện cực và các thành phần nước thải, không cần bổ sung thêm chất oxi hóa khử, tránh các vấn đề ô nhiễm thứ cấp do bổ sung thêm chất phụ gia.
2. Các điều kiện phản ứng có thể được điều chỉnh bất cứ lúc nào bằng cách thay đổi dòng điện và điện áp ứng dụng, và khả năng kiểm soát rất mạnh.
3. Các gốc tự do có thể được tạo ra trong quá trình này phản ứng trực tiếp với các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải một cách bừa bãi, phân hủy chúng thành carbon dioxide, nước và chất hữu cơ đơn giản, không có hoặc có ít ô nhiễm thứ cấp.
4. Điều kiện phản ứng nhẹ và quá trình điện hóa thường có thể được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất phòng.
5. Thiết bị lò phản ứng và hoạt động của chúng thường tương đối đơn giản và nếu được thiết kế hợp lý thì không tốn kém.
6.Nếu quy mô xả nước thải nhỏ, có thể xử lý tại chỗ.
7. Khi nước thải chứa các ion kim loại, catốt và anot có thể hoạt động cùng lúc (catốt khử các ion kim loại và anot oxy hóa các chất hữu cơ) để tối đa hóa hiệu quả xử lý trong khi thu hồi và tái sử dụng các hóa chất hoặc kim loại có giá trị.
8. Nó có thể được sử dụng như một phương pháp điều trị riêng biệt hoặc kết hợp với các phương pháp điều trị khác. Ví dụ, như một phương pháp tiền xử lý, nó có thể cải thiện khả năng phân hủy sinh học của nước thải.
9. Nó có chức năng tuyển nổi không khí, keo tụ và khử trùng.
10.Là một quá trình làm sạch, thiết bị của nó chiếm một diện tích nhỏ và đặc biệt thích hợp để xử lý nước thải ở các thành phố đông đúc.
Phương pháp oxy hóa xúc tác điện có ưu điểm là khả năng oxy hóa và khử mạnh hơn các phản ứng hóa học thông thường, tiêu thụ ít tác nhân hóa học hơn, khả năng thích ứng mạnh, khả năng tái chế các chất hữu ích như kim loại và điều khiển tự động hóa dễ dàng. Do đó, nó phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng có chứa hydrocarbon, aldehyd và rượu. Nó dần được sử dụng trong xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ như ether, phenol và thuốc nhuộm.
Đối với clo hữu cơ, phốt pho, lưu huỳnh và nước thải dược phẩm tổng hợp khác, nước thải sản xuất giấy và in ấn khó xử lý bằng phương pháp sinh học, có thể thu được kết quả khả quan bằng cách xử lý điện hóa.
Nguyên lý xử lý nước thải điện hóa
Về mặt lý thuyết, tất cả các chất hữu cơ trong dung dịch nước đều có thể bị oxy hóa điện trước phản ứng tạo ra oxy, nhưng vì lý do động học nên tốc độ rất chậm và quá trình oxy hóa trực tiếp thành CO2 càng khó khăn hơn.
Mức độ dễ dàng oxy hóa điện hóa của các chất hữu cơ có thể được đánh giá bằng chỉ số oxy hóa điện hóa (EOI). Giá trị càng lớn thì càng dễ bị oxy hóa. EOI cũng phản ánh hiệu suất dòng điện trung bình có thể đạt được trong quá trình điện phân. Một chỉ số đánh giá khác là mức tiêu thụ oxy điện hóa (EOD), dùng để chỉ lượng điện cần thiết để oxy hóa điện hóa từng gam chất hữu cơ tương đương với số gam oxy tạo ra trong quá trình điện phân. EOD có thể được tính theo công thức sau
EOD=Wo2/Wtổ chức=(It/4F) (EOI) (32/Worg)(10-1)
Trong công thức I,t - dòng điện phân và thời gian điện phân (lúc này hiệu suất dòng điện tức thời giảm xuống bằng 0);
Worg - trọng lượng chất hữu cơ chuyển hóa;
F--Hằng số Faraday.
Xử lý nước thải điện hóa có thể được chia thành hai loại: điện phân trực tiếp và điện phân gián tiếp.