膜电池除去废水

A. 污水处理中微电解的原理

微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想的工艺，同时又被称为内电解法。在不同点的情况之下，利用填充在废水中的微电解材料自身生产的一点二伏的电位差对废水进行点解处理，从而达到降解有机污染物的目的，当系统桶水之后设备中会形成无数的微电池系统，在作用空间中构成一个电场。

微电解的工作原理基于电化学，氧化还原，物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对于废水进行处理。该方法适用范围广、处理的效果好、成本低廉、操作维护方便、不需要消耗电力资源等优点。本工艺用于难降解高浓度废水的处理可以大幅度的降低cod和色度，提高废水的可生化性，同时可以对氨氮的脱除具有很好的效果。传统上的微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用之前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，同时又因为铁与碳是物理接触，所以他们之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这就导致了频繁的更换为电解材料，不但工作量大，成本高同时还影响了废水的处理效果和效率。
二、铁碳微电解原理铁炭填料反应原理（即铁炭填料处理高难度工业有机废水原理）:
(1)电子流动：利用铁元素和碳元素之间的电位差，铁元素与碳元素之间存在一个自然地1.4V的电位差。当铁碳填料浸泡在废水溶液中的时候，废水溶液充当导电溶液，废微电解填料价格多少水中的污染物质充当电解质。在铁碳之间自然电位差形成的微弱电场之下，铁会释放出电子，电子在电场的作用之下由阳极向阴极移动。电子在移动的过程中会有穿过污染物质的概率，特别是长链物质或者是含有苯环的物质被电子穿过的概率更高。长链物质或者是含有苯环物质的碳链是通过成对电子相互连接的，当溶液中的单个电子穿插的时候，单个电子就会被碳链中的成对电子吸引住，从而微电解填料价格多少形成3电子结构，而这种3电子结构是一种非常不稳定的结构，存在一定的时间之后这种3电子结构就会自动爆炸，从而长链物质被分成2段。电子继续穿插，锻炼之后的碳链又会被分割，这样碳链就会越来越短。这样难降解物质就会转化为容易降解的物质。同时能够降低COD。
（2）还原性：当铁碳填料浸泡在废水溶液中的时候，作为阳极的铁会失去电子从而变成铁离子，新生成的铁离子具有非常强的还原性，可以将废水中的难降解物质进行还原反应。
（3）氧化性：电子在废水中穿插的时候，也会穿过水分子，水分子被分解的时候就会产生大量的氢自由基、氧自由基、和氢氧自由基，这些新生态的自由基具有非常强的氧化性，可以将废水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水。从而彻底降低COD。
（4）电泳：电子在废水中运动的时候会吸附带微电解填料价格多少正电的污染颗粒，吸附在电子上面的污染物质运动到阴极之后会被中和然后就会沉到底部被除去。
（5）絮凝作用：铁失电子之后会形成铁离子，新生态的铁离子再加入碱液之后会形成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁是良好的絮凝剂，可以吸附废水中的大量有机物絮凝沉淀。

B. 工业污水的处理办法

现代社会发展对水质要求不断提高，对水量需求越来越大。由于水体过渡污染和水资源过渡采用，全球不少地区面临严重水危机。控制水质环境成为各工业用水单位的当务之急，工业废水为水域的重要污染源，具有量大、面广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。本论文根据工业水污染的特点，简要介绍几种适合处理工业用水污染的方法。
进入新世纪以来,随着经济社会的持续高速发展,人们所从事的生产活动比以往任何时候都要活跃,经济高速发展的同时带来许多不确定性的负面影响,在环境问题上显得日益突出,当今城市工业企业在商品经济的市场调节作用下,为适应或缓解商品社会供需矛盾而自我发展起来的。因此,工业企业门类繁多、产品多样,污水成分也十分复杂。针对工业水污染现状分析,主要应该采取以下几种方法来治理工业水污染：
1.膜分离法
膜分离过程组分一般不发生相的变化，能耗较小，操作温度在室温左右。它是一种节能技术。膜分离范围广，无论工业废水中的无机物还是有机物，细菌还是矿物微粒均可使用。膜分离适用体系也较多，大多可用膜分离。膜分离的装置比较简单，容易控制，可以连续操作。但也存在一些问题：热稳定性和化学稳定性不高，膜的通量和选择性待进一步提高，膜污染的防治和浓差极化等。工业污染水处理是膜分离的重要应用领域，微孔膜、超滤膜具有较大的孔径，在深度处理前后常用作预处或后处理。由于膜分离过程基本为物理过程，不需投加其他药剂，不产生副产物，用于饮用水处理，可以大大提高水的质量。
2.电场处理法
电场处理法是将电场施加于待处理工业污染水中，观察水体系物理、化学性质的变化。这些性质包括水体系密度、吸光度、电导率的变化及对结垢物的影响。电场处理可根据不同水污染工作条件分为高压静电场法、高频电场法和电子处理法。
2.1高压静电法
高压静电场的电场强度为3 000-5000V/cm。美国学者将10000V的高压加于工业原污染水时，产生极好的阻垢效果，他们认为这种阻垢作用是由于电场作用下流动的水产生微弱电流所致。形成水垢的化合物大多为离子化合物，由正、负离子组成，当水中施加电场时，离子会受到电场的吸引，使其难以结合成固体物。1970年代末，日本将静电除垢器与给水槽和脱气装置组合，用于工业给水处理，取消化合加药，亦可达到防垢、缓蚀的目的。1970年代后期，国内亦陆续研制了静电水处理器并在一些工业用水处理工厂中应用。高压静电场法除了可以阻垢、除垢外，还可以缓蚀、消灭工业废水中的细菌。
2.2高磁电场法
高频电场法的电场强度并不大，一般在1 000 V／cm以下，而电场频率要高，通常在10Mnz以上。试验表明，工业污染水流速一定时，随着电场频率增大，阻垢率随之增大；当频率在10MHZ以上时，流速对阻垢率影响很小。可见频率足够高时在短时间内就能阻止工业废水垢形成。阻垢作用可能是在高频电场作用下，极小晶粒表面带电，阻碍晶粒正常成长，从处理前后电镜照片明显看出工业污染水中固体形态的差别。
2.3电子处理法
电子处理法与前两种电场法的区别在于该法直接向工业污染水中通入微小电流，所以装置由直流稳压电源和处理器两部分组成。管状处理器的中心有一金属正极，处理器壳体为负极。该类处理器1970年代首先由美国研制成功，1980年代末国内亦有产品问世。陈家森等研究表明，电场还会对工业污染水的结构发生影响，引起水中部分氢氧键断裂，水中出现过量超氧阴离子自由基、过氧化氢及自由质子。其中氢氧键的断裂是通过电场对水分子的附加能进行估算：用核磁共振波谱仪测试质子核磁纵向弛豫时问用以证实电场处理后水中过量超氧阴离子自由基存在，这种自由基和氧分子一样，具有顺磁性；用光子计数器通过鲁米诺化学发光现象，可以确定电场处理前后过氧化氢浓度在体系中的变化。
3.磁场处理法
磁化法用于工业废水防垢效果明显。此外，有试验表明磁化水可提高树脂的离子交换容量，可作为离子交换前的预处理。磁化水用于混凝土可缩短固化时间、提高强度和增加防冻性及化学稳定性。经过处理后的饮用磁化水还有排除人体胆结石的作用。磁法水处理技术还可用于含油工业污水处理中。与其他方法相比，磁法分离净化技术更彻底、无二次污染。将磁性材料(如Ni-Cu-Zn铁氧体等)制成粉状，放入含油工业废水中搅拌，油被磁粉吸附。再通过磁分离装置，吸附了油的磁粉留在磁场中，而水被分离。而改性磁粉法可将磁粉表面用适当材料处理使其亲油。若用石腊、高级脂肪酸等处理，表面覆盖一层亲油疏水薄膜。这种改性磁粉加入含油污水中时增加了对油的亲合力，油和磁粉凝聚成泥状物下沉。最后用磁场将油泥物分离。
4.生物法处理工业水污染
4.1传统生物法
传统生物处理工业污染水的方法包括活性污泥法、氧化塘生物滤池、生物转盘等。活性污泥法是最主要的传统生物法，利用曝气池进行废水处理微生物作刚下废水得到净化。活性油腻物通常要经过接种、培养、驯化，由细菌、原生动物和其他杂质组成。氧化塘足最原始的生物水处理方法，可以利用池塘、洼地，不需要另外的设施，因其处理效果差，1960年代末增加人工强化条件，发展为新的氧化沟技术。生物滤池、生物转盘都是利用滤料上附着的生物膜。这种方法在某些方面优于活性污泥法。传统生物法的系统由水、污染物、微生物、氧组成。一般有工业污水的地方就会出现这种天然处理系统。活性污泥既是微生物载体，又是微生物代谢的产物。系统运行过程不断从界鼓入空气，其中的氧溶解于工业污水中，通过生物体酶的催化与污染物相作用。污染物一般为含碳有机物，如果条件适宜，会发生阶段性降解，或彻底降解，最终变为二氧化碳和水。活性污泥中常有多种微生物，在常温附近都能正常生存，处理系统结构简单，所以它的优点是处理污染物种类多、对许多有机物处理效率高、受气候条件影响小、管理不复杂。这种技术的应用始于1914年，长期以来，是城市污水及某些工业废水的主要处理方法。由于一般工业废水中污染物和氧的浓度都较低，微生物的专属性不会很高，氧化有机物的速率较慢，导致这种系统主要缺点是处理周期长、占地面积大、同时运行费用也较高。
4.2酶处理法
微生物与工业污水中有机物接触时发生多种化学反应，如氧化还原、脱羧、脱氮、脱水、水解。这些作用不是微生物与有机物的直接反应，而是通过微生物细胞产生的酶，经过一系列催化阶段，使有机物得到降解。微生物体内的酶体系由于遗传变异和高速繁殖对环境有很强的适应性，可用来处理不同的工业污水质。根据微生物的特性可分为需氧法和厌氧法。需氧法应用较多，厌氧法亦受到重视。生物法氧化有机物通常分阶段进行，初期生物降解只引起化合物母体结构变化，即有中间产物生成。最终生物降解可以完全无机化。
5.总结
综上所述，本研究通过工业污染水的几种处理方法分析了工业用水污染控制情况，这些工业废水如直接排放或处理不当 ,将影响水体的自净 ,因而使水质恶化。由于工业废水的组成复杂 ,往往需要由几种方法组成一个处理系统 ,才能完成所要求的处理功能, 因此应用于工业废水处理的化学法、物理化学法和生物法取得了极大进展，因此研究开发高效、经济的应用于工业废水处理新技术将成为未来几年内新的环保研究热点。

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C. 工业废水的处理方法有哪些

1、物理法

主要是根据废水中所含悬浮物的比重不同利用物理作用而使之分离，可重力分离、离心分离、过滤、蒸发结晶等，其目的是去除悬浮物、胶装物质。

2、化学法

主要通过化学反应的作用，转化、分离、回收废水中的污染物质，该方法包括中和法、混凝法、化学沉淀处理法和氧化还原处理法，其目的是调整PH值，可以去除悬浮物、胶状和溶解性物质。

3、物理化学处理法

主要包括电解法、吸附法、膜分离和磁分离法，去除悬浮、胶状和溶解性物质。

4、生物处理法

主要是利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的方法，常用方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污泥消化法等，可以去除胶体和溶解性物质。

工业废水的危害：

1、工业废水直接流入渠道，江河，湖泊，污染地表水，如果毒性较大会导致水生动植物的死亡甚至绝迹；

2、工业废水还可能渗透到地下水，污染地下水，进而污染农作物；

3、如果周边居民采用被污染的地表水或地下水作为生活用水，会危害身体健康，重者死亡；

4、工业废水渗入土壤，造成土壤污染，影响植物和土壤中微生物的生长；

5、有些工业废水还带有难闻的恶臭，污染空气；

6、工业废水中的有毒有害物质会被动植物的摄食和吸收作用残留在体内，而后通过食物链到达人体内，对人体造成危害。

D. 电镀厂都会采用哪些废水处理工艺

目前，我国处理电镀废水常用的方法有化学法、生物法、物化法和电化学法等。

化学法
化学法是依靠氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害的物质分解为无毒无害的物质，或者直接将重金属经沉淀或气浮从废水中除去。
1、沉淀法
(1) 中和沉淀法。在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。
(2) 硫化物沉淀法。加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应pH值在7～9之间，处理后的废水一般不用中和，处理效果更好。但硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀在水中残留，遇酸生成气体，可能造成二次污染。
(3) 螯合沉淀法。通过高分子重金属捕集沉淀剂(DTCR)在常温下与废水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+及Cr3+等重金属离子迅速反应，生成不溶水的螯合盐，再加入少量有机或(和)无机絮凝剂，形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属的目的。DTCR系列药剂处理电镀废水的特点是可同时去除多种重金属离子，对重金属离子以络合盐形式存在的情况，也能发挥良好的去除效果，去除胶质重金属不受共存盐类的影响，具有较好的发展前景。
2、氧化法
通过投加氧化剂，将电镀废水中有毒物质氧化为无毒或低毒物，主要用于处理废水中的CN-、Fe2+、Mn2+低价态离子及造成色度、昧、嗅的各种有机物以及致病微生物。如处理含氰废水时，常用次氯酸盐在碱性条件下氧化其中的氰离子，使之分解成低毒的氰酸盐，然后再进一步降解为无毒的二氧化碳和氮。
3、化学还原法
化学还原法在电镀废水治理中最典型的是对含铬废水的治理。其方法是在废水中加入还原剂FeS04、NaHS03、Na2S03、S02或铁粉等，使Cr(Ⅵ)还原成Cr(III)，然后再加入NaOH或石灰乳沉淀分离。该法优点是设备简单、投资少、处理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。
4、中和法
通过酸碱中和反应，调节电镀废水的酸碱度，使其呈中性或接近中性或适宜下步处理的酸碱度范围，主要用来处理电镀厂的酸洗废水。
5、气浮法
气浮法作为处理电镀废水的技术是近几年发展起来的一项新工艺。其基本原理是用高压水泵将水加压到几个大气压注入溶罐中，使气、水混合成溶气水，溶气水通过溶气释放器进入水池中，由于突然减压，溶解在水中的空气形成大量微气泡，与电镀废水初步处理产生的凝聚状物黏附在一起，使其相对密度小于水而浮到水面上成为浮渣排除，从而使废水得到净化。

生物法
生物处理是一种处理电镀废水的新技术。一些微生物代谢产物能使废水中的重金属离子改变价态，同时微生物菌群本身还有较强的生物絮凝、静电吸附作用，能够吸附金属离子，使重金属经固液分离后进入菌泥饼，从而使得废水达标排放或回用。
1、生物吸附法
凡具有从溶液中分离金属能力的物体或生物体制备的衍生物称为生物吸附剂。生物吸附剂主要是菌体、藻类及一些提取物。微生物对重金属的吸附机理取决于许多物理、化学因素，如光、温度、pH值、重金属含量及化学形态、其他离子、螫合剂的存在和吸附剂的预处理等。生物吸附技术治理重金属污染具有一定的优势，在低含量条件下，生物吸附剂可以选择性地吸附其中的重金属，受水溶液中钙、镁离子的干扰影响较小。该方法处理效率高，无二次污染，可有效地回收一些贵重金属。但是生物成长环境不容易控制，往往会因水质的变化而大量中毒死亡。
2、生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是由微生物自身产生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物质，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纤维素、蛋白质和核酸等。它具有较高电荷或较强的亲水性和疏水性，能与颗粒通过离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生架桥现象，形成一种网状三维结构而沉淀下来。目前，对重金属有絮凝作用的生物絮凝剂约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu 2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀下来。该方法处理废水具有安全方便无毒，不产生二次污染，絮凝范围广，絮凝活性高、生长快，絮凝作用条件粗放，大多不受离子强度、pH值及温度的影响，易于实现工业化等特点。
3、生物化学法
生物化学法是通过微生物与金属离子之间发生直接的化学反应，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。其优点是：选择性强、吸附容量大、不使用化学药剂。污泥中金属含量高，二次污染明显减少，而且污泥中重金属易回收，回收率高。但其缺点是功能菌和废水中金属离子的反应效率并不高，且培养菌种的培养基消耗量较大，处理成本较高。

物化法
物化法是利用离子交换或膜分离或吸附剂等方法去除电镀废水所含的杂质，其在工业上应用广泛，通常与其他方法配合使用。
1、离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。最常用的交换剂是离子交换树脂，树脂饱和后可用酸碱再生后反复使用。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。多数情况下，离子是先被吸附，再被交换，具有吸附、交换双重作用。对于含铬等重金属离子的废水，可用阴离子交换树脂去除Cr(VI)，用阳离子交换树脂去除Cr(Ⅲ)、铁、铜等离子。一般用于处理低有害物质含量废水，具有回收利用、化害为利、循环用水等优点，但它的技术要求较高、一次性投资大。
2、膜分离法
膜分离是指用半透膜作为障碍层，借助于膜的选择渗透作用，在能量、含量或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离。利用膜分离技术，可从电镀废水中回收重金属和水资源，减轻或杜绝它对环境的污染，实现电镀的清洁生产，对附加值较高的金、银、镍、铜等电镀废水用膜分离技术可实现闭路循环，并产生良好的经济效益。对于综合电镀废水，经过简单的物理化学法处理后，采用膜分离技术可回用大部分水，回收率可达60%～80%，减少污水总排放量，削减排放到水体中的污染物。
3、蒸发浓缩法
该方法是对电镀废水进行蒸发，使重金属废水得以浓缩，并加以回收利用的一种处理方法，一般适用于处理含铬、铜、银、镍等含重金属的电镀废水。目前，一般将之作为其他方法的辅助处理手段。它具有能耗大、成本高、占地面积大、运转费用高等缺点。
4、活性炭吸附法
活性炭吸附法是处理电镀废水的一种经济有效的方法，主要用于含铬、含氰废水。它的特点是处理调节温和，操作安全，深度净化的处理水可以回用。但该方法存在活性炭再生复杂和再生液不能直接回镀槽利用的问题，吸附容量小，不适于有害物含量高的废水。

电化学法
1、电解法
电解法是利用电解作用处理或回收重金属，一般应用于贵金属含量较高或单一的电镀废水。电解法处理Cr(VI)，是用铁作电极，铁阳极不断溶解产生的亚铁离子能在酸性条件下将Cr(VI)还原成Cr(Ⅲ)，在阴极上Cr(Ⅵ)直接还原为Cr(Ⅲ)，由于在电解过程中要消耗氢离子，水中余留的氢氧根离子使溶液从酸性变为碱性，并生成铬和铁的氢氧化物沉淀去除铬。电解法能够同时除去多种金属离子，具有净化效果好、泥渣量少、占地面积小等优点，但是消耗电能和钢材较多，目前已较少采用。
2、原电池法
以颗粒炭、煤渣或其他导电惰性物质为阴极，铁屑为阳极，废水中导电电解质起导电作用构成原电池，通过原电池反应来达到处理废水的目的。近年来，铁碳微电解技术在电镀废水的处理中受到越来越多的重视。
3、电渗析法
电渗析技术是膜分离技术的一种。它是将阴、阳离子交换膜交替地排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，在电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现电镀废水的浓缩、淡化、精制和提纯。
4、电凝聚气浮法 采用可溶性阳极(Fe、AI等)材料，生成Fe2+、Fe3+、Al3+等大量阳离子，通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、AI(OH)3等沉淀物，以去除水中的污染物。同时，阴极上产生大量的H2微气泡，阳极上产生大量的O2微气泡，以这些气泡作为气浮载体，与絮凝污物一起上浮。大量絮体在丰富的微气泡携带下迅速上浮，达到净化水质的目的。
我国电镀废水的常规处理技术已经比较成熟，现代生物法处理电镀废水是非常有发展前途的一项废水处理技术，且不产生二次污染，关键是要运用新技术对其进行深度处理，进一步提高出水水质。膜处理技术因其分离效率高，且能回收重金属，今后必将在电镀废水处理中占据重要的地位。同时通过推广清洁生产工艺，从电镀生产的各个环节上减少排污量，变“被动治理”为“积极治理”，也是解决电镀废水污染的根本方法。

E. 什么是薄膜电池，它的工作原理和优点是什么

薄膜电池：科技革新中的绿色能源新星

在科技飞速发展的今天，薄膜电池这一创新概念已悄然走进我们的视野。想象一下，这种看似不起眼的电池，其实蕴含着强大的革新力量。下面，让我们一同探索薄膜电池的神秘世界，揭示它的工作原理和独特优势。

薄膜电池：创新材料的绿色应用

不同于传统的硅电池，薄膜电池是用薄膜制成的太阳能电池，其硅用量只有传统电池的一半，这就意味着它的生产成本显著降低。作为新能源的代表，薄膜电池的应用领域正逐渐拓宽，从工业延伸至建筑领域，以其时尚的设计被建筑师青睐，成为现代建筑的醒目点缀。在全球硅资源紧张的形势下，薄膜电池的规模化生产潜力巨大。

工作原理揭秘

薄膜电池的工作原理与晶体硅类似，太阳光照射时，它能高效吸收并转化为光生电子。在电场的作用下，电子和空穴分离，通过外电路，电流便得以产生。这一过程简洁高效，展示了薄膜电池的潜力。

优势显现

薄膜电池的成本优势显著，尤其是元器件成本的降低，得益于转化率的提升和规模化生产。而且，它在光吸收性能上超越了传统建筑材料，如玻璃幕墙，透光性可随建筑设计调整，甚至能直接替代玻璃，既节能又美观。

当然，任何技术都有其局限，薄膜电池的稳定性与效率问题不可忽视。然而，正是这些挑战，推动了科技的进步。通过了解薄膜电池，我们对绿色能源的选择有了更深的认识。

总结与启示

薄膜电池的出现，无疑为能源领域注入了新的活力。尽管还有待改进，但其成本低、设计灵活的特点已经让我们看到了未来的可能。希望本文的介绍能帮助你更好地理解和利用这一新兴技术，为生活带来更多绿色选择。