汙水電解實驗裝置實驗指導書

一、技術參數：
a)電解、沉澱、過濾一體化電解槽：666×132×200㎜；不鏽鋼外殼，內襯PVC板；處理含酚廢水量：約10L/H，COD和色度均可達到90%。
b)電極材料石（shí）墨與不鏽鋼板（規格均為100×125㎜，δ=5㎜）。
c)整流器，30A/10V，1台。
d)空氣壓縮機功率（lǜ）：120W，排氣（qì）量：85L/min，風壓（yā）：0.04mpa，一台。
e)PVC高位水箱尺寸（cùn）：400×300×300㎜，1個。
f)各項操作及（jí）壓力、流量的（de）顯示、調節、控製全在控製屏板麵（miàn）進行（háng）；
g)控製屏與（yǔ）框（kuàng）架均為（wéi）不（bú）鏽鋼材質，結（jié）構緊（jǐn）湊，外形（xíng）美觀（guān），裝（zhuāng）置流程簡單、操作方便。
h)外形尺寸：1140×600×1700㎜。
二、實驗指導：
1.實驗概述：
電能轉變為化學能的過程，即使直流電通過電解槽，在電極-溶液界麵上進行電化（huà）學反應的過（guò）程。通電時，在外電場的作用下，電解液中的正、負離子分別向（xiàng）陰、陽極遷移（yí），離子在電（diàn）極-溶液界麵上進行電化學反應，在陰極上進行還原反應、陽極進行氧化反（fǎn）應（yīng）。即汙水中的汙染（rǎn）物在電解槽內被氧化、還原，或者與電（diàn）極反應產物作用，轉化為無（wú）公害成分被分離（lí）除去。
水的電解就是在外電場作用下將水分（fèn）解為H2（g）和O2（g）。電解是一種非（fēi）常強有力的促進氧（yǎng）化還原反（fǎn）應的（de）手段（duàn），許多很難進行的氧化還原反應，都可以通過（guò）電解來實現。例（lì）如（rú）：可將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟，熔融的鋰鹽在陰極上還原成金屬鋰。電解（jiě）工業在國民經濟（jì）中具有重要作用，許多有色金屬（如鈉、鉀、鎂、鋁等）和稀有金屬（如鋯、鉿等）的冶煉及金屬（如銅、鋅、鉛等）的精煉，基本化工產品(如氫、氧、燒堿、氯酸鉀、過氧化氫（qīng）、乙二腈（jīng）等)的製備，還有電鍍、電拋光、陽極氧化等，都是通過電解實現的。
2.實驗目的：
a)了解電解法與隔膜電解的特點、工（gōng）作原理；
b)掌握電解（jiě）法（fǎ）和隔膜電解法處理含酚廢水處（chù）理實驗操作方法；
c)可（kě）做電解（jiě）回收廢酸及重金屬的實驗。
3.實驗原理
電解處理（lǐ）含酚廢水。在以NaCl為電（diàn）解液時，其（qí）反應如下（xià）：
陽極:

陰極:

4. 實驗工藝流程圖：

5.實驗操作步驟:
將汙水按要求濃度（dù）70、80、90、100mg/L：
a)配製原水於（yú）水箱（xiāng）中（每組作一個濃度（dù））。
b)測定原水廢（fèi）水的苯酚含量C0、pH值和水溫。
c)接（jiē）通設備電源，指示紅燈亮。
d)將（jiāng）配好的原水倒入（rù）到高位水箱，將流量計控製旋鈕調到最（zuì）大，直到汙水注滿電解槽後（hòu）停止加入。
e)開氣泵開關，調節氣體流量（liàng），使電解槽內的液體處於（yú）翻騰狀態。
f)打（dǎ）開整流器（qì）開關，使直流輸出接通（tōng），調（diào）整電（diàn）壓V旋扭，使其（qí）始終穩定在10V左右，觀察電流的變化情況。
g)靜態處理30分鍾後，逐（zhú）漸打開（kāi）並調節流量計旋鈕，並使原水進水（shuǐ）流量保持在額定值約（yuē）10L/h；同時打開電解槽出水閥。
h)每隔10分鍾取樣測定出水苯酚的含（hán）量、pH值。
i)停車。關氣泵（bèng），關進水，關電（diàn）源，撥下電源插頭。
j)放完設備內所有汙水，用清水（shuǐ）反複衝（chōng）洗設備，並用幹抹布擦拭。
6. 實驗數據處理：
電流效率（lǜ）的計算：
電流（liú）效率（lǜ）定義為在電極上析出或溶解物質的實際量與理論（lùn）量之比，即

%
式中（zhōng） m——實（shí）際析出或溶解的物質重量（克）；
I——通過的電流（安培）；
t——通過（guò）電流的時間（小時）；
K——電化當量（克/安培•小時）；
a) 工作電壓計算：
工作電壓隨工作電流變化而變化（huà），電流增高，電壓亦增高.

伏特
式中（zhōng）：V——工作電（diàn）壓，通過（guò）電（diàn）壓表得出；
        I——工作電流；
        R——線路電阻；
        V₁——極間電壓；一般為3~15V。
        n——電極串連數；
n值指（zhǐ）全部串聯極板數。由於IR壓降一般為0.1~0.2伏，計算時可以忽略。於是工作電壓與電極的串聯數成正比，它的大小主要決定於兩極間的電壓V₁，其值可按下式計算：

式中：φ_a——陽極電極電位；
φ_k——陰極電極（jí）電位；
V_L——兩極間液相電阻壓降（jiàng）。
b)工作電（diàn）流計算：
直流電流（liú）的大（dà）小主要取決（jué）於含酚廢水濃（nóng）度與流量。對一定流量的含酚廢（fèi）水，在相同電解還原條件下，要縮短處理時間，電流密度就得提（tí）高。隨（suí）著電流密度增大，電解還原苯酚的速（sù）度加（jiā）快，電解時（shí）間縮短。
但隨之，電極的極化過程加快，使工作（zuò）電壓（yā）增高（gāo），電能消耗增加。隻有在含酚廢水中含有足夠的氯化鈉以克服陽極鈍（dùn）化時，才（cái）能較大（dà）幅度提高陽極電流密度。
工作電流（liú）可按下式計算：

式中： K—比例係數，相當於還原1mg所需的電量，一般為4~5安·時；
Q—為廢水流量（米²/時）；
C—為（wéi）廢水濃度（克/米³）；
n—為電極串聯數。

含酚廢水實驗記錄表1
序（xù）號	時間 min	處理量 m³/h	酚濃度 (mg/L)			PH值（zhí）		電解條件
序（xù）號	時間 min	處理量 m³/h	進水	出水	水溫	進水	出水	電（diàn）壓V	電（diàn）流I	槽（cáo）端（duān）電壓V
0	0
1	10
2	20
3	30
4	40
5	60
6	90

三、注意（yì）事項：

1.空氣攪拌可減少濃度差極（jí）化，防止槽內積泥，但增加還原離子的氧化，降低電解效率。因此空氣量要適當，一（yī）般每升（shēng）汙水所用（yòng）空氣量約為6-30L/h。
2.陽極在氧化劑和（hé）電（diàn）流作用下，會形成一層致密的（de）不活潑而又不溶解（jiě）的鈍化膜，使電阻和電耗增（zēng）加，可以通過投加適（shì）量（liàng）NaCl，增加（jiā）水流速或采用機械去膜以及電（diàn）極定期（qī）換向等方法（fǎ）。
3.耗（hào）鐵量主要與電解時間、PH值、鹽濃度和陽極電位有（yǒu）關，還與實（shí）際操作條件有關。如電流太高，時（shí）間太短，均使耗鐵量增加。停止實驗時，極板要放清水浸（jìn）泡，否則極板氧化加劇，增加耗鐵量。

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