隨著化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電化學(xué)技術(shù)逐漸開始應(yīng)用起來，電化學(xué)技術(shù)在廢水處理中應(yīng)用比較廣泛，本文就主要研究化學(xué)技術(shù)在環(huán)境污染中的運(yùn)用。

　　《結(jié)構(gòu)化學(xué)》主要報(bào)道晶體學(xué)，量子化學(xué)，藥物、材料和催化劑等領(lǐng)域物質(zhì)性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系的文章。報(bào)道的內(nèi)容涉及有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、合成化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、材料科學(xué)、藥物化學(xué)、晶體學(xué)、理論化學(xué)等學(xué)科中的微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究成果或階段性成果。與此同時(shí)本刊也報(bào)道用譜學(xué)等物理方法解析物質(zhì)結(jié)構(gòu)、闡述物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的論文。

　　1電化學(xué)及其技術(shù)的應(yīng)用

　　由于在計(jì)算機(jī)技術(shù)下控制電極電勢(shì)的便捷性,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的氧化或還原易如反掌,電化學(xué)技術(shù)可以方便地用于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn),這種技術(shù)對(duì)環(huán)境基本上無污染,當(dāng)然可應(yīng)用于環(huán)境污染物治理,通過氧化或還原反應(yīng)去除對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)。該技術(shù)在環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)、廢水廢氣處理、土壤再生、氣態(tài)污染物處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、以及開發(fā)化學(xué)新能源等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用,在環(huán)境保護(hù)和物質(zhì)再生中也有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　它在環(huán)境保護(hù)過程中所表現(xiàn)出的優(yōu)越性主要為:(1)環(huán)境兼容性高,(2)多功能性,(3)能量利用率高,(4)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。當(dāng)下處理環(huán)境污染物對(duì)該技術(shù)的主要運(yùn)用有:電吸附、電凝聚、電滲析、電沉積、電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、光電化學(xué)氧化、電化學(xué)膜分離等。

　　1.1廢水處理中電化學(xué)技術(shù)的作用

　　水污染是危害人類生存環(huán)境最主要的殺手,福島核污染引起的水污染至今讓日本人談水色變,有數(shù)據(jù)稱,水中的有害元素經(jīng)水草、魚蝦生物鏈的富集,進(jìn)入人體時(shí)有害元素含量是水體本身的數(shù)百倍,水污染造成的危害由此可見一斑。在電鍍工業(yè)中生成含氰廢水,如采用具有良好抗腐蝕性能的鎳電極,在堿性電解液中氧化處理氰化物,當(dāng)CN-質(zhì)量濃度較高時(shí)(≥1g/cm3),不僅不會(huì)產(chǎn)生HCN氣體,而且成本更低。處理的氰化物質(zhì)量濃度可以從1000~2000g/cm3降到不超過1g/cm3,殘余的CN-再用氯酸鹽進(jìn)一步氧化,可防止產(chǎn)生HCN氣體危害。

　　運(yùn)用電化學(xué)技術(shù)處理含酚廢水,水被氧化為OH自由基,這些自由基吸附在電極表面與酚反應(yīng)生成CO2;或是通過間接電氧化的方式破壞有毒物,如Ag+在陽極氧化為Ag2+,在30~60℃下,Ag2+可破壞有機(jī)物并可重復(fù)使用。有文獻(xiàn)報(bào)道,對(duì)于染料行業(yè)中的有機(jī)污染物如蒽醌、三苯甲烷以及其他含氮染料等,在有氯離子存在的條件下進(jìn)行電化學(xué)氧化,印染廢水的脫色率可達(dá)99%,此法還可用于處理含酚、含油、含菌的廢水。含鉻的廢水中以六價(jià)形式存在的Cr6+,毒性很高,運(yùn)用電化學(xué)技術(shù)使溶液中的Cr6+被還原為Cr3+,毒性隨之消解,反應(yīng)式為:有文獻(xiàn)報(bào)道利用電化學(xué)還原技術(shù)處理甲醇-水混合液中的六氯代酚,電流效率可達(dá)60%。

　　1.2土壤再生中電化學(xué)技術(shù)的作用

　　清除土壤泥漿中放射性物質(zhì)、重金屬、某些有機(jī)化合物或無機(jī)化合物,電化學(xué)方法是最便捷的方法之一。它的原理是:先在電流的作用下,在陽極區(qū)產(chǎn)生酸,酸液穿越土層,從土壤顆粒表面解附污染物;后通過電流促使土壤間隙中的相關(guān)物質(zhì)和電極區(qū)人為引入的處理液發(fā)生電遷移;最后利用電流產(chǎn)生電勢(shì)差,進(jìn)而通過電滲作用,清除土壤中的污染物。

　　電化學(xué)方法清除污染物的過程包括(1)電遷移(2)電滲(3)電泳三種機(jī)制。使用該法時(shí)只需將通以直流電的電極插入土壤里,形成離子的對(duì)流、擴(kuò)散和電遷移運(yùn)動(dòng),即可獲得滿意的效果[23]。利用電化學(xué)技術(shù)可以去除土壤中的無機(jī)重金屬離子和有機(jī)污染物。據(jù)報(bào)道,已有人采用電化學(xué)方法去除土壤中的多種重金屬、甲苯、二甲苯、酚類化合物和含氯有機(jī)化合物等。

　　1.3廢氣處理中電化學(xué)技術(shù)的作用

　　煉鋼廠、化肥廠、化工廠、熱電廠等眾多廠家在生產(chǎn)中都會(huì)排放出許多含有毒、有害的氣體(如Cl2,H2S,SO2,NOx,CO2等)。這些污染物大多是電活性的,因此可以采用電化學(xué)技術(shù)處理。電化學(xué)技術(shù)處理廢氣的原理是:溶解和反應(yīng)轉(zhuǎn)化。即使有害氣體溶解在液體中,然后用電解法將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。如將Cl2直接在電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng),或是通過間接電氧化(還原)使Cl2還原成Cl-,N2O則通過電化學(xué)技術(shù)還原為NH3,SO2可通過多種電化學(xué)手段氧化為H2SO4或還原S。其中最成功的方法是ISPRAMARK過程,其原理是利用陽極氧化將HBr氧化成Br2,然后Br2與SO2和水反應(yīng)制得硫酸。還可以Ce4+為均相氧化還原媒介輔助工藝,將SO2和氮氧化物同時(shí)分別轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸;PbO2、連二亞硫酸鹽工藝也可有效處理SO2和氮氧化物廢氣。

　　1.4電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)境保護(hù)的前提是環(huán)境監(jiān)測(cè),電化學(xué)技術(shù)通過選擇不同的電極和電解池,設(shè)計(jì)和制造為傳感器、監(jiān)控器、控制器,可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)控制。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下,電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)和控制的高靈敏性、快速和自動(dòng)化,已在環(huán)境監(jiān)測(cè)中獲得廣泛應(yīng)用。如許多工業(yè)部門將電化學(xué)技術(shù)用于H2、O2、CO2、SO2、NO2、NH3、乙醇、麻醉劑、神經(jīng)性氣體、金屬離子等的分析和控制,軍工領(lǐng)域自動(dòng)裝甲監(jiān)測(cè)車對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)中化學(xué)武器和核子武器爆留物的取樣分析等。

　　2光電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

　　光電化學(xué)是將光化學(xué)與電化學(xué)方法合并使用,以研究分子離子基態(tài)或激發(fā)態(tài)的氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象、規(guī)律及應(yīng)用的化學(xué)分支。光電化學(xué)的基礎(chǔ)是光伏電池光解(光能轉(zhuǎn)換成電能)、光電合成(光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能)和光電催化(光能改變電極反應(yīng)速度和選擇性)。光電化學(xué)技術(shù)與環(huán)境科學(xué)相結(jié)合,形成了光電化學(xué)在環(huán)境污染治理中的研究領(lǐng)域,在環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染治理、清潔生產(chǎn)、清潔能源等方面的應(yīng)用研究快速發(fā)展。

　　半導(dǎo)體光電催化技術(shù)在常溫常壓下進(jìn)行快速反應(yīng),對(duì)難降解有機(jī)物污染物治理徹底、無二次污染而成為國際環(huán)境凈化處理研究的前沿領(lǐng)域之一。利用光電化學(xué)原理可以富集稀有金屬和貴金屬、記錄和保存信息、還可用簡(jiǎn)單的方法隨時(shí)消去信息,這都是發(fā)展科學(xué)技術(shù)所必需的手段。例如,采用光電化學(xué)技術(shù)可對(duì)銅合金在不同介質(zhì)中的腐蝕行為、自組裝膜對(duì)金屬的防護(hù)效果和將具有光響應(yīng)的TiO2薄膜涂覆于金屬表面進(jìn)行防腐蝕等方面的研究。

　　3地球化學(xué)工程在改善環(huán)境中的應(yīng)用

　　核工業(yè)化的迅速發(fā)展給環(huán)境也造成了危害。美國、俄羅斯等核大國的核武器數(shù)量巨大,嚴(yán)重的威脅著人類生存,除此之外,廣泛應(yīng)用的核電站也令人類喜憂參半,如切爾諾貝利核事故陰云未散,福島核泄漏又讓人談核色變。因此,處理和如何處理放射性廢物是人類必須要重視的問題。起初,人們是通過就地填埋方式,后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)格選址、包裹深埋厚蓋。荷蘭地球化學(xué)家Schuiling首次提出地球化學(xué)工程學(xué)概念,其定義為:“應(yīng)用地球化學(xué)過程來改善環(huán)境”。在這個(gè)理論指導(dǎo)的前提下,人們利用化學(xué)和化學(xué)技術(shù)這個(gè)武器去處理放射性廢物。因?yàn)樵诘厍蚋魅�層中化學(xué)元素的分離、遷移、富集、固定、循環(huán)都服從地球化學(xué)規(guī)律,所以處理高中低放射物的也是有規(guī)律可循的。

　　短壽命低中放射廢物采取近地表處置,在具有幾米厚的防護(hù)覆蓋層的地表上或地表下,或者在地表下幾十米的巖洞中,單工程屏障或無工程屏障的廢物處置;高放的廢物一般采用深地質(zhì)處置,把高放廢物儲(chǔ)存在廢物容器中,外面包裹回填材料,再向外為圍巖多重屏障系統(tǒng),埋藏在距地表500~1000m的地下深處,使之永久與人類生存環(huán)境隔離。地球化學(xué)工程學(xué)依自然固有的規(guī)律保護(hù)和治理環(huán)境,是對(duì)常規(guī)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)充和完善,對(duì)于延緩和阻滯放射性廢物遷移到生態(tài)環(huán)境可起到一定的積極作用。但是,地球化學(xué)工程處理凈化放射性元素是有限度的。

　　4結(jié)論與展望

　　環(huán)境保護(hù)的路也是被環(huán)境污染逼出來的,隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)化的高度發(fā)展,污染物在不斷的翻新,治理污染的方法手段也在不斷創(chuàng)新,不論是運(yùn)用物理的技術(shù)、化學(xué)的技術(shù)、還是生物的技術(shù),都要對(duì)癥下藥,因污制宜,有時(shí)要單兵獨(dú)進(jìn),有時(shí)要分進(jìn)合擊,有時(shí)要聚而殲之,正如辯證法所講的:“具體問題,具體分析”。

　　治理環(huán)境污染是科學(xué),環(huán)境保護(hù)更是科學(xué),只要人類以科學(xué)的態(tài)度,運(yùn)用科學(xué)的方法和技術(shù),把環(huán)保的理念植入心田,治理污染的辦法和技術(shù)就會(huì)源源不斷推陳出新,物理、化學(xué)、生物等眾多學(xué)科在環(huán)境污染治理中的作用會(huì)越來越大,水清地凈氣新、天藍(lán)地綠風(fēng)清的人類生活環(huán)境一定能夠再現(xiàn),建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)也一定能夠?qū)崿F(xiàn)。