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污水電解實驗裝置實驗使用說明書

2018-09-06 10:15
一、污水電解實驗裝置技術參數:
1、電解、沉淀、過濾一體化電解槽:666×132×200㎜;不銹鋼外殼,內襯PVC板;處理含酚廢水量:約10L/H,COD和色度均可達到90%。
2、電極材料石墨與不銹鋼板(規格均為100×125㎜,δ=5㎜)。
3、整流器,30A/10V,1臺。
4、空氣壓縮機功率:120W,排氣量:85L/min,風壓:0.04mpa,一臺。
5、PVC高位水箱尺寸:400×300×300㎜,1個。
6、各項操作及壓力、流量的顯示、調節、控制全在控制屏板面進行;
7、控制屏與框架均為不銹鋼材質,結構緊湊,外形美觀,裝置流程簡單、操作方便。
8、外形尺寸:1140×600×1700㎜。

二、污水電解實驗裝置實驗指導:
1.實驗概述:
電能轉變為化學能的過程,即使直流電通過電解槽,在電極-溶液界面上進行電化學反應的過程。通電時,在外電場的作用下,電解液中的正、負離子分別向陰、陽極遷移,離子在電極-溶液界面上進行電化學反應,在陰極上進行還原反應、陽極進行氧化反應。即污水中的污染物在電解槽內被氧化、還原,或者與電極反應產物作用,轉化為無公害成分被分離除去。
水的電解就是在外電場作用下將水分解為H2(g)和O2(g)。電解是一種非常強有力的促進氧化還原反應的手段,許多很難進行的氧化還原反應,都可以通過電解來實現。例如:可將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟,熔融的鋰鹽在陰極上還原成金屬鋰。電解工業在國民經濟中具有重要作用,許多有色金屬(如鈉、鉀、鎂、鋁等)和稀有金屬(如鋯、鉿等)的冶煉及金屬(如銅、鋅、鉛等)的精煉,基本化工產品(如氫、氧、燒堿、氯酸鉀、過氧化氫、乙二腈等)的制備,還有電鍍、電拋光、陽極氧化等,都是通過電解實現的。
2.實驗目的:
a)了解電解法與隔膜電解的特點、工作原理;
b)掌握電解法和隔膜電解法處理含酚廢水處理實驗操作方法;
c)可做電解回收廢酸及重金屬的實驗。
3.實驗原理
電解處理含酚廢水。在以NaCl為電解液時,其反應如下:
陽極:



陰極:


4. 實驗工藝流程圖:

4.實驗操作步驟:
將污水按要求濃度70、80、90、100mg/L:
a)配制原水于水箱中(每組作一個濃度)。
b)測定原水廢水的苯酚含量C0、pH值和水溫。
c)接通設備電源,指示紅燈亮。
d)將配好的原水倒入到高位水箱,將流量計控制旋鈕調到最大,直到污水注滿電解槽后停止加入。
e)開氣泵開關,調節氣體流量,使電解槽內的液體處于翻騰狀態。
f)打開整流器開關,使直流輸出接通,調整電壓V旋扭,使其始終穩定在10V左右,觀察電流的變化情況。
g)靜態處理30分鐘后,逐漸打開并調節流量計旋鈕,并使原水進水流量保持在額定值約10L/h;同時打開電解槽出水閥。
h)每隔10分鐘取樣測定出水苯酚的含量、pH值。
i)停車。關氣泵,關進水,關電源,撥下電源插頭。
j)放完設備內所有污水,用清水反復沖洗設備,并用干抹布擦拭。
5. 實驗數據處理:
電流效率的計算:
電流效率定義為在電極上析出或溶解物質的實際量與理論量之比,即
     
式中  m——實際析出或溶解的物質重量(克);
I——通過的電流(安培);
t——通過電流的時間(小時);
K——電化當量(克/安培•小時);
a)        工作電壓計算:
工作電壓隨工作電流變化而變化,電流增高,電壓亦增高.
     伏特
式中:  V——工作電壓,通過電壓表得出;
        I——工作電流;
        R——線路電阻;
        V1——極間電壓;一般為3~15V。
        n——電極串連數;
n值指全部串聯極板數。由于IR壓降一般為0.1~0.2伏,計算時可以忽略。于是工作電壓與電極的串聯數成正比,它的大小主要決定于兩極間的電壓V1,其值可按下式計算:

式中:  φa——陽極電極電位;
        φk——陰極電極電位;
        VL——兩極間液相電阻壓降。
b)工作電流計算:
直流電流的大小主要取決于含酚廢水濃度與流量。對一定流量的含酚廢水,在相同電解還原條件下,要縮短處理時間,電流密度就得提高。隨著電流密度增大,電解還原苯酚的速度加快,電解時間縮短。
但隨之,電極的極化過程加快,使工作電壓增高,電能消耗增加。只有在含酚廢水中含有足夠的氯化鈉以克服陽極鈍化時,才能較大幅度提高陽極電流密度。
工作電流可按下式計算:

式中: K—比例系數,相當于還原1mg所需的電量,一般為4~5安·時;
Q—為廢水流量(米2/時);
C—為廢水濃度(克/米3);
n—為電極串聯數。

含酚廢水實驗記錄  表1



min



m3/h
酚濃度
(mg/L)
PH值 電解條件
進水 出水 水溫 進水 出水 電壓V 電流I 槽端電壓V
0 0                  
1 10                  
2 20                  
3 30                  
4 40                  
5 60                  
6 90                  

三、注意事項:
1、空氣攪拌可減少濃度差極化,防止槽內積泥,但增加還原離子的氧化,降低電解效率。因此空氣量要適當,一般每升污水所用空氣量約為6-30L/h。
2、陽極在氧化劑和電流作用下,會形成一層致密的不活潑而又不溶解的鈍化膜,使電阻和電耗增加,可以通過投加適量NaCl,增加水流速或采用機械去膜以及電極定期換向等方法。
3、耗鐵量主要與電解時間、PH值、鹽濃度和陽極電位有關,還與實際操作條件有關。如電流太高,時間太短,均使耗鐵量增加。停止實驗時,極板要放清水浸泡,否則極板氧化加劇,增加耗鐵量。
友情提示:
1、為加強實驗室安全管理,保障師生的人身安全,防患于未然。
2、新進入實驗室工作的人員必須參加實驗室安全與環保知識的培訓,考核合格后方可進實驗室。嚴禁在實驗室進行與實驗室工作無關的任何活動。
3、做實驗時嚴格遵守實驗室各項規章制度和儀器設備使用操作規程,根據實驗內容,做好個人安全防護。
4、實驗結束后,最后離開實驗室的人員必須關好門窗,關閉水源、電源。
5、如各采購單位對污水電解實驗裝置使用有什么好的建議,請致電:021-56311657 ,我們將由專業技術人員為您溝通!

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