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污水电解实验装置实验指导书

   发布时间:2019-08-29  浏览次数:90   来自:admin

污水电解实验装置实验指导书
一 、技术参数:
a)电解 、沉淀 、过滤一体化电解槽:666×132×200㎜;不 锈钢外壳,内衬PVC板;处理含酚废水量:约10L/H,COD和色度均可达到90% 。
b)电极材料石墨与不 锈钢板(规格均为100×125㎜,δ=5㎜) 。
c)整流器,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   、流量的一显示 、调节 、控制全在控制屏板面进行;
g)控制屏与框架均为不 锈钢材质,结构紧凑,外形美观,装置流程简单 、操作方便 。
h)外形尺寸:1140×600×1700㎜ 。
二 、实验指导:
1.实验概述:
电能转变为化学能的一过程,即使直流电通过电解槽,在电极-溶液界面上  进行电化学反应的一过程 。通电时,在外电场的一作用下,电解液中的一正 、负离子分别向阴 、阳极迁移,离子在电极-溶液界面上  进行电化学反应,在阴极上  进行还原反应 、阳极进行氧化反应 。即污水中的一污染物在电解槽内被氧化 、还原,或者与电极反应产物作用,转化为无公害成分被分离除去 。
水的一电解就是在外电场作用下将水分解为H2(g)和O2(g) 。电解是一种非常强有力  的一促进氧化还原反应的一手段,许多很难进行的一氧化还原反应,都可以通过电解来实现 。例如:可将熔融的一氟化物在阳极上  氧化成单质氟,熔融的一锂盐在阴极上  还原成金属锂 。电解工业在国民经济中具有重要作用,许多有色金属(如钠 、钾 、镁 、铝等)和稀有金属(如锆 、铪等)的一冶炼及金属(如铜 、锌 、铅等)的一精炼,基本化工产品(如氢 、氧 、烧碱 、氯酸钾 、过氧化氢 、乙二腈等)的一制备,还有电镀 、电抛光 、阳极氧化等,都是通过电解实现的一 。
2.实验目的一:
a)了解电解法与隔膜电解的一特点 、工作原理;
b)掌握电解法和隔膜电解法处理含酚废水处理实验操作方法;
c)可做电解回收废酸及重金属的一实验 。
3.实验原理
电解处理含酚废水 。在以NaCl为电解液时,其反应如下:
阳极:



阴极:


 
4. 实验工艺流程图:

4.实验操作步骤:
将污水按要求浓度70 、80 、90 、100mg/L:
a)配制原水于水箱中(每组作一个浓度) 。
b)测定原水废水的一苯酚含量C0 、pH值和水温 。
c)接通设备电源,指示红灯亮 。
d)将配好的一原水倒入到高位水箱,将流量计控制旋钮调到最大,直到污水注满电解槽后停止加入 。
e)开气泵开关,调节气体流量,使电解槽内的一液体处于翻腾状态 。
f)打开整流器开关,使直流输出接通,调整电压V旋扭,使其始终稳定在10V左右,观察电流的一变化情况 。
g)静态处理30分钟后,逐渐打开并调节流量计旋钮,并使原水进水流量保持在额定值约10L/h;同时打开电解槽出水阀 。
h)每隔10分钟取样测定出水苯酚的一含量 、pH值 。
i)停车 。关气泵,关进水,关电源,拨下电源插头 。
j)放完设备内所有污水,用清水反复冲洗设备,并用干抹布擦拭 。
5. 实验数据处理:
电流效率的一计算:
电流效率定义为在电极上  析出或溶解物质的一实际量与理论量之比,即
      %
式中  m——实际析出或溶解的一物质重量(克);
I——通过的一电流(安培);
t——通过电流的一时间(小时);
K——电化当量(克/安培•小时);
a)        工作电压计算:
工作电压随工作电流变化而变化,电流增高,电压亦增高.
     伏特
式中:  V——工作电压,通过电压表得出;
        I——工作电流;
        R——线路电阻;
        V1——极间电压;一般为3~15V 。
        n——电极串连数;
n值指全部串联极板数 。由于IR压降一般为0.1~0.2伏,计算时可以忽略 。于是工作电压与电极的一串联数成正比,它的一大小主要决定于两极间的一电压V1,其值可按下式计算:

式中:  φa——阳极电极电位;
        φk——阴极电极电位;
        VL——两极间液相电阻压降 。
b)工作电流计算:
直流电流的一大小主要取决于含酚废水浓度与流量 。对一定流量的一含酚废水,在相同电解还原条件下,要缩短处理时间,电流密度就得提高 。随着电流密度增大,电解还原苯酚的一速度加快,电解时间缩短 。
但随之,电极的一极化过程加快,使工作电压增高,电能消耗增加 。只有在含酚废水中含有足够的一氯化钠以克服阳极钝化时,才能较大幅度提高阳极电流密度 。
工作电流可按下式计算:

式中: K—比例系数,相当于还原1mg所需的一电量,一般为4~5安·时;
Q—为废水流量(米2/时);
C—为废水浓度(克/米3);
n—为电极串联数 。
含酚废水实验记录  表1



min



m3/h
酚浓度
(mg/L)
PH值 电解条件
进水 出水 水温 进水 出水 电压V 电流I 槽端电压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,但增加还原离子的一氧化,降低电解效率 。因 此空气量要适当,一般每升污水所用空气量约为6-30L/h 。
2 、阳极在氧化剂和电流作用下,会形成一层致密的一不 活泼而又不 溶解的一钝化膜,使电阻和电耗增加,可以通过投加适量NaCl,增加水流速或采用机械去膜以及电极定期换向等方法 。
3 、耗铁量主要与电解时间 、PH值 、盐浓度和阳极电位有关,还与实际操作条件有关 。如电流太高,时间太短,均使耗铁量增加 。停止实验时,极板要放清水浸泡,否则极板氧化加剧,增加耗铁量 。

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