污水电解实验装置使用说明书

一、污水电解实验装置使用说明书-技术参数：
a)电解、沉淀（diàn）、过滤一体化电解槽：666×132×200㎜；不锈钢外壳，内衬PVC板；处理含酚（fēn）废水量：约10L/H，COD和色度均可达到90%。
b)电极材料石（shí）墨（mò）与不锈钢板（规格均为（wéi）100×125㎜，δ=5㎜）。
c)整流器（qì），30A/10V，1台。
d)空气压缩机功率：120W，排气量：85L/min，风压：0.04mpa，一台。
e)PVC高位水箱尺寸：400×300×300㎜，1个。
f)各项操作及压力、流量的显示（shì）、调节、控制全在控制屏板面进行；
g)控制屏（píng）与（yǔ）框架均为不锈钢材质，结（jié）构紧凑，外形美观（guān），装置（zhì）流程简单、操作方便（biàn）。
h)外形尺寸：1140×600×1700㎜。
二、实（shí）验指导：
1.实验概述：
电能转变为化学能的过程（chéng），即使直流电通过电解槽，在电极-溶液界面上进行电化学反（fǎn）应的过程。通电时，在外电场的作用下（xià），电解液中的正、负离子分别向阴、阳极迁移，离子在电极（jí）-溶液界面上进行电化学反（fǎn）应，在阴极上进行还原反应、阳极进行氧化反应。即污水中的污染物在电解槽（cáo）内被氧化、还原，或者与电极反应产物作用，转化为无公（gōng）害成分被分离（lí）除（chú）去（qù）。
水（shuǐ）的电解就是在外（wài）电场作（zuò）用下将水分解（jiě）为H2（g）和O2（g）。电解是一种非常强有力的促（cù）进氧化还原反应的手段，许多很（hěn）难进行的氧化还（hái）原反应，都可以通过电解（jiě）来实现。例如：可将熔融的氟化（huà）物在阳极上氧化成单质氟，熔融的锂盐在阴极上还原（yuán）成金（jīn）属锂。电解工业在国民经济中具有重（chóng）要作用，许多有色金属（如钠、钾、镁、铝等）和稀有金属（如锆、铪等）的冶炼及金属（如铜、锌、铅等）的精炼，基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氢、乙二腈等（děng）)的制备，还有电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解实现的。
2.实验目的：
a)了解电解法与隔（gé）膜电（diàn）解的特点、工作原理；
b)掌握电解法和隔膜电解法处理含酚废水处理（lǐ）实验操作方（fāng）法；
c)可做电解回收废酸及重金属的实（shí）验。
3.实（shí）验原理
电解处理含酚废水。在以NaCl为电（diàn）解液时，其反应如下：
阳极:

阴极:

4. 实验工艺流程图（tú）：

4.实验操作步骤:
将（jiāng）污水按要（yào）求浓度70、80、90、100mg/L：
a)配制原水于水箱中（每组作一个浓度）。
b)测定原水废水的苯酚含量（liàng）C0、pH值和水温。
c)接通设备电源，指示红（hóng）灯亮。
d)将配好的原水倒入到高位水箱，将流量计控制旋钮调到最大，直到污水注满电解（jiě）槽后停止加入。
e)开气泵开关，调节气体流量，使电解槽内的（de）液（yè）体处（chù）于翻腾（téng）状态。
f)打开（kāi）整流器开关，使直流输出接通，调整电压V旋扭，使其（qí）始终（zhōng）稳定在10V左（zuǒ）右，观察电流的（de）变化（huà）情（qíng）况。
g)静（jìng）态处理30分钟后，逐渐打开并调节流量计旋（xuán）钮，并使原水进水流量保（bǎo）持在额定值约10L/h；同时打（dǎ）开电解槽出水阀。
h)每隔10分钟取样测定出水苯（běn）酚的含量、pH值。
i)停车。关气泵，关进水，关电源，拨下电源插头。
j)放完设备（bèi）内所有（yǒu）污水，用清（qīng）水反复冲洗设备，并用干抹布（bù）擦拭。
5. 实验数据处理：
电流效率的计算：
电流效（xiào）率定义为（wéi）在电极上（shàng）析出或溶（róng）解物质的实际量与理论量之比，即

%
式中 m——实际析出或溶解的物质重（chóng）量（克）；
I——通过（guò）的电流（安培）；
t——通过（guò）电（diàn）流的时间（小时）；
K——电化当量（liàng）（克/安培•小时）；
a) 工作电压计算：
工作电压随工作（zuò）电流变化而（ér）变（biàn）化，电流增高，电压亦增高.

     伏特
式中：V——工作电压，通过电压（yā）表得出；
        I——工作电流；
        R——线路电阻；
        V₁——极间电压；一般为3~15V。
        n——电极（jí）串连（lián）数；
n值指全部串联（lián）极板数。由于IR压降一般（bān）为0.1~0.2伏（fú），计算时可以忽略。于（yú）是工作（zuò）电压与电极的（de）串联数成正（zhèng）比，它的大小主（zhǔ）要决定于两极间的电压V₁，其值（zhí）可按下（xià）式（shì）计算（suàn）：

式中：φ_a——阳极电极电位；
φ_k——阴极电极电位；
V_L——两极间液相（xiàng）电阻压降。
b)工作电流计算：
直流电（diàn）流的大小（xiǎo）主要取决于含酚废水浓度与（yǔ）流量。对（duì）一定（dìng）流量的含酚废水，在相同电解还原条件下（xià），要缩短处理（lǐ）时间，电流密度就得提高。随（suí）着电流密度增大，电解还（hái）原苯酚的速度加快（kuài），电解（jiě）时间缩短。
但随之，电极的极化过程加快，使工作电压增（zēng）高，电能消耗增加。只有在含酚废水中含有足够的氯化钠以克服阳极钝化时，才能较大（dà）幅度（dù）提高阳极电流密（mì）度（dù）。
工（gōng）作电流可按下式计（jì）算：

式（shì）中： K—比例（lì）系数，相当于还原1mg所需的电（diàn）量，一般为4~5安·时；
Q—为废水（shuǐ）流量（米²/时（shí））；
C—为废水浓度（克/米³）；
n—为电极串联数。

含酚废水（shuǐ）实验记录表1
序（xù）号	时间min	处理（lǐ）量m³/h	酚浓度(mg/L)			PH值（zhí）		电解条件
序（xù）号	时间min	处理（lǐ）量m³/h	进水	出水	水温（wēn）	进水（shuǐ）	出水	电压V	电流I	槽端（duān）电压V
0	0
1	10
2	20
3	30
4	40
5	60
6	90

三、注意事项：
1、空气搅拌可减少浓度差极化，防止槽内积泥，但增加（jiā）还原离子的氧化，降低电（diàn）解（jiě）效率。因此空（kōng）气量要适当（dāng），一（yī）般（bān）每升污水所用空气量约为6-30L/h。
2、阳（yáng）极在氧化剂和电流作（zuò）用下，会形成一层致密的不活泼而（ér）又不溶解的钝化膜（mó），使电阻和电耗增加，可以通过投加适量NaCl，增加水（shuǐ）流速或采用机械（xiè）去（qù）膜（mó）以（yǐ）及电极定期换向等方法。
3、耗铁量主要与电解时间、PH值（zhí）、盐（yán）浓度和（hé）阳极（jí）电位有关，还与实际操（cāo）作条件有关。如电流太高，时间太短，均使耗铁量增加（jiā）。停止实验时，极板要放清水浸泡，否则极板氧化加剧，增加（jiā）耗铁量。

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