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8-5 Electrolysis在线视频

下一节:9-1 Introduction

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8-5 Electrolysis课程教案、知识点、字幕

同学们好!在这一节我们介绍电解

首先来看电解反应的基本原理

这是一个电解槽,在槽中插入了阳极和阴极,同时外加一个电源

如果电解槽中放入电解质,电解质溶液就会在电流的作用下发生氧化反应,这个过程称为电解

利用电解反应可以去除水中的有机和无机污染物

电解法的基本原理与过程比较复杂

涉及到电解的氧化还原、电絮凝以及电解气浮等过程

下面,我们来逐一加以介绍。首先是氧化还原反应

在电解槽的阳极,由于与电源正极连接

可以将电子传递给电源,因此阳极可以发生氧化反应

可以直接氧化水中的有机或无机污染物

同时,在阳极,OH-还会被氧化成氧气

Cl-被氧化成氯气,氧气和氯气均具有氧化能力

均能对水中的污染物进行氧化

而在阴极,由于与电源负极连接

可以从电源接受电子,因此,可以起到还原作用

这种还原作用可以直接还原水中的某些污染物

同时,H+在阴极也会还原成氢气,氢气具有很强的还原作用,也可以使水中的某些污染物得到还原

除氧化还原以外,电解还存在着电絮凝的作用

如果电解槽所用的阳极采用铁板或铝板

通电后,由于电化学的腐蚀作用,铁离子或铝离子就会进入水中,进一步水解生成羟基配合物

这种羟基配合物可以起到混凝剂的作用,将废水中的悬浮物和胶体通过混凝加以去除

第三是电解气浮,在电解池阳极产生氧气,阴极产生氢气

这些气体会以微气泡的形式溢出,比表面积很大

因此,在上升过程中可以粘附水中的杂质,产生气浮作用

其次我们来介绍法拉第电解定理

在电解过程中的理论耗电量可以用法拉第电解定律进行计算

伴随着电解过程,在电极上析出或溶解的物质质量与通过的电量成正比

即可以用下面这个式子来进行计算

其中,G为析出或溶解的物质质量;Q为电解槽通过的电量

I为电流强度;t为电解时间;F为法拉第常数

如果我们知道电流强度,通电时间,就可以计算出理论上析出的物质质量

但在实际电解操作中,由于存在某些副反应,实际消耗的电量比理论值要大很多

因此,用于目的物质析出的电量只占全部电量的一部分,该比例称为电流效率

第三介绍电解装置,在电解法中,使用的电解槽的形式有多种,其中翻腾式电解槽应用最为广泛

下面介绍翻腾式电解槽的构成

上图为电解槽剖面图,下图为平面图

在电解槽中设置有几组阴、阳电极,分组悬挂在吊管上,中间用导流板隔开

水流从电解槽的右边进入,从左边流出,水流方向与极板板面平行

水流进入电解槽后在极板间作上下翻腾流动,在这个过程中,产生电解反应

电解法在水处理中有广泛的应用,可以用于处理含铬、含氰等无机废水

也可以用于处理染料、印染等有机废水,还可以用于电解消毒等

下面以含铬废水为例,介绍利用电解法处理含铬废水过程中涉及的反应过程

首先在阳极,如果阳极采用铁电极,在电解过程中铁电极溶解产生亚铁离子

亚铁离子是很强的还原剂,在酸性条件下可以将废水中的6价铬还原成3价铬

反应方程如下面这两个反应方程所示

从上述反应可知,还原1个6价铬离子,需要3个亚铁离子

理论上阳极铁板的消耗量按质量比应是被处理6价铬离子的3.22倍

如忽略电解过程中副反应消耗的电量和阴极的直接还原作用

从理论上可算出,1安培小时的电量可还原0.3235g 铬

在阴极,H+获得电子被还原成氢气

废水中的6价铬直接被还原成3价铬

此外,随着反应的进行,废水中的H+浓度会逐渐降低,导致碱性增加

使3价铬和3价铁以氢氧化物的形式沉淀下来,最后从废水中去除

在上述反应过程中,试验证明,电解时阳极溶解产生的亚铁离子是6价铬还原成3价铬的重要因素

而阴极直接将6价铬还原为3价铬是次要因素

电解法的优点是:效果稳定可靠、操作管理简单、设备占地面积小

但需要消耗电能、钢材等,运行费用较高

Water and Wastewater Treatment Engineering: Physicochemical Technology课程列表:

Chapter 0 Introduction

-0-2 Water treatment process

--0-2 Water treatment process

-0-3 Wastewater treatment process

--0-3 Wastewater treatment process

-Chap 0 Homeworks

Chapter 1 Coagulation and flocculation

-1-1 Introduction

--1-1 Introduction

-1-2 Properties of colloids

-- 1-2 Properties of colloids

-1-3 Mechanisms and process of coagulation and flocculation

--1-3 Mechanisms of coagulation and flocculation

-1-4 Coagulant and coagulant aids

-- 1-4 Coagulant and coagulant aids

-1-5 Kinetics of coagulation and flocculation

--1-5 Kinetics of coagulation and flocculation

--Announcement

-1-6 Factors affecting the coagulation performance

--1-6 Factors affecting the coagulation performance

-1-7 Facilities for coagulation and flocculation

--1-7 Facilities for coagulation and flocculation

-Chapter 1 Homeworks

Chapter 2 Sedimentation and clarification

-2-1 Introduction

--2-1 Introduction

-2-2 Discrete particle settling

--2-2 Discrete particle settling

-2-3 Flocculent settling

--2-3 Flocculent settling

-2-4 Zone settling

--2-4 zone settling

-2-5 Rectangular settling tank

--2-5 Rectangular settling tanks

-2-6 Process calculation of rectangular settling tanks

--2-6 Process calculation of rectangular settling tanks

-2-7 Vertical Flow (up-flow ) and radial flow settling tank

--2-7 Vertical Flow (up-flow ) and radial flow settling tank

-2-8 Plated sedimentation tank

--2-8 Plated sedimentation tank

-2-9 Clarification pool

--2-9 Clarification pool

-3D interactive demonstration for settling tanks

--Method for browser setting

--Up-flow settling tank

--Clarification pool

--Circular settling tank

-Chapter 2 Homework (part 1)

-Chapter 2 Homework (part 2)

Chapter 3 Air floatation

-3-1 Introduction

--3-1 Introduction

-3-2 Theoretical foundation of air floatation

--3-2 Theoretical foundation of air floatation

-3-3 Pressurized dissolved air flotation

--3-3 Pressurized dissolved air flotation

-Chapter 3 Homework

Chapter 4 Filtration

-4-1 Introduction

--4-1 Introduction

-4-2 Structure and process of conventional rapid filter

--4-2 Structure and process of conventional rapid filter

-4-3 Water head loss of filter

--4-3 Water head loss of filter

-4-4 Filtration method of filter

--4-4 Filtration method of filter

-4-5 Filter media

--4-5 Filter media

-4-6 Water distribution system

--4-6 Water distribution system

-4-7 Filter backwashing

--4-7 Filter backwashing

-4-8 Siphon filter

--4-8 Siphon filter

-4-9 Gravity valveless filter

--4-9 Gravity valveless filter

-4-10 Movable hood filter

--4-10 Movable hood filter

-3D interactive demonstration for filtration tanks

--Usage and description for 3-D demonstration

--Method for browser setting

--Conventional rapid filter

--Siphon filter

-Chapter 4 Homework

Chapter 5 Disinfection

-5-1 Introduction

--5-1 Introduction

-5-2 Influence factors of disinfection

--5-2 Influence factors of disinfection

-5-3 Chlorine disinfection

--5-3 Chlorine disinfection

--Correction

-5-4 Chlorine dioxide disinfection

--5-4 Chlorine dioxide disinfection

-5-5 Ultraviolet disinfection

--5-5 Ultraviolet disinfection

-Chapter 5 Homework

Chapter 6 Ion-exchange

-6-1 Ion-exchange resin

--6-1 Ion-exchange resin

-6-2 Properties of ion-exchange reactions

--6-2 Properties of ion-exchange reactions

-6-3 Properties of cation exchange resin

--6-3 Properties of cation exchange resin

-6-4 Properties of anion exchange resin

--6-4 Properties of anion exchange resin

-6-5 Softening system using ion exchange

--6-5 Softening system using ion exchange

-6-6 Desalination system using ion exchange

--6-6 Desalination system using ion exchange

-6-7 Ion-exchange equipment

--6-7 Ion-exchange equipment

-6-8 Treatment of industrial wastewater by ion-exchange method

--6-8 Treatment of industrial wastewater by ion-exchange method

-Chapter 6 Homework

Chapter 7 Membrane separation

-7-1 Introduction

--7-1 Introduction

-7-2 Principle and characteristics of electrodialysis

--7-2 Principle and characteristics of electrodialysis

-7-3 Configuration of electrodialysis unit

--7-3 Configuration of electrodialysis unit

-7-4 Operating parameters for electrodialysis unit

--7-4 Operating parameters for electrodialysis unit

-7-5 Principle and process of reverse osmosis

--7-5 Principle and process of reverse osmosis

-7-6 Operating parameters for reverse osmosis

--7-6 Operating parameters for reverse osmosis

-7-7 Principles and characteristics of UF and MF

--7-7 Principles and characteristics of UF and MF

-7-8 Design of ultrafiltration and microfiltration process

--7-8 Design of ultrafiltration and microfiltration process

-Chapter 7 Homework

Chapter 8 Redox method

-8-1 Fundamental knowledge and classification

--8-1 Fundamental knowledge and classification

-8-2 Ozonation

--8-2 Ozonation

-8-3 Photo-catalytic oxidation

--8-3 Photo-catalytic oxidation

-8-4 Supercritical water oxidation

--8-4 Supercritical water oxidation

-8-5 Electrolysis

--8-5 Electrolysis

-Chapter 8 Homework

Chapter 9 Adsorption

-9-1 Introduction

--9-1 Introduction

-9-2 Adsorption equilibrium and adsorption isotherm

--9-2 Adsorption equilibrium and adsorption isotherm

-9-3 Adsorption breakthrough curve

--9-3 Adsorption breakthrough curve

-Chapter 9 Homework

8-5 Electrolysis笔记与讨论

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