电荷的混凝沉淀原理

化学法混凝的主要缺点是向水中投加混凝剂聚合氯化铝后，水中阴离子浓度增大，将增加后续处理工艺的负担，因此国内外已有少数电厂开始采用电混凝取代传统的化学混凝剂聚合氯化铝。
电混凝原理
电混凝处理就是在混凝处理过程中，将铝或铁金属电极置于被处理水中，然后通过直流电流，此时阳极开始溶解，溶解下来的金属离子(铝或铁)起混凝剂的作用，其后的混凝过程基本上与聚合氯化铝化学混凝的相同。金属阳电极的电化学溶解过程对电混凝的效果产生重大影响。影响电化学溶解过程的因素较多，但归纳起来主要有三类：物理化学因素、电学因素和水力学因素。
在电混凝处理中，电极电解过程中实际溶解量qm1与理论溶解量qm2的比值称为电流效率，用符号p表示，即p=qm1/qm2*100%。

水温
试脸表明，在电混凝过程中，当水温由2℃升至30℃时，p值增大8%。原因是温度升高加快了阳极活化表面与水的相互作用；溢度升高阻碍了沉淀物在电极表面上的形成以及提高钝化膜的溶解速度，使膜厚度减薄。
水的pH值
在酸性或碱性介质中，铝阳极的金属表面处于活化状态，因此使溶解速度加快。例如：pH值从7增大到12时，p值增加25%左右。用电混凝法处理地表水时，将pH控制在3-10范围内，可获得良好的混凝效果。
水的离子组成
研究表明，水中常见阴离子Cl-、SO24-和HCO3-对电流效率的影响大于阳离子Ca2+、Mg2+和Na+。
在HCO3- — Cl-为主的水体中，随着Cl-含量的增大，p值增大，这是因为Cl-显示出其特有的去钝化剂作用及在电极表面形成的铝的氯化物具有较高的溶解度。在HCO3- — SO24-为主的水体中，随着SO24-浓度的增加，p值明显减小，且不超过63%，这是因为SO24-能被铝阳极表面吸附，并能从电极表面排斥Cl-，从而使铝阳极表面活化程度降低。
电流密度
电极在高电流密度下工作是合适的，因为此时电极的工作表面得到充分利用。但随电流密度的增大，电极极化现象和钝化加剧，从而导致所需电压和能量耗损增大。试验表明，当电流密度到2mA/cm2或更大时，大量絮凝体形成，但与此同时在阴电极表面会有大量氢气泡析出。絮凝体会黏到此气泡上，形成气泡-絮凝体，上浮到水表面，影响了出水水质。为此，在实际装置中，将电流密度控制在1-4mA/cm2范围内。

电混凝装置的运行
电混凝与传统的聚合氯化铝化学混凝一样，是在混凝沉淀装置内进行的，不同处在于在电混凝沉淀装置内设有金属电极。
运行时，装置接上直流电源，当电流通过金属电极时，铝阳极就开始电化学溶解，水中出现Al3+，并逐渐增大。在处理水的pH值条件下，Al3+水解，此后所进行的混凝过程基本上与化学混凝相同。
在火力发电厂补给水处理系统中，电混凝作为预处理时的典型的工艺流程为：预沉淀→加热器→电混凝→过滤。
当电极表面形成一定数量的沉淀物时，应采取措施清除这些沉淀物。通常可采用定期倒换电极加以除去。此外，也可设置冲刷电极上沉淀物的辅助设备，例如可移动的刷子。
多年运行经验表明，当电流密度为2mA/cm2，Al剂量在3mg/L左右时，电混凝处理能获得良好的效果：出水浊度小于10mg/L，色度降低约80%，总硬度降低15%-20%，含铁量降低70%，溶解氧含量降低50%。这说明，电混凝不仅能除去水中胶体的悬浮物，而且在一定程度上能除去水中某些离子态物质。
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电荷的离子混凝沉淀原理