電化學(xué)在生物和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

電化學(xué)在生物和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用2023/2/15第一頁，共十九頁，2022年，8月28日其在環(huán)境保護(hù)過程中所體現(xiàn)出的優(yōu)越

性主要為以下幾點：環(huán)境兼容性高多功能性

經(jīng)濟(jì)實用，設(shè)備操作簡單，費用低能量利用率高第二頁，共十九頁，2022年，8月28日1電化學(xué)技術(shù)與環(huán)境污染防范1.1化學(xué)電源轉(zhuǎn)換方式特點傳統(tǒng)電源熱機(jī)過程，受卡諾循環(huán)限制能量轉(zhuǎn)化效率低，產(chǎn)生大量的粉塵、二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物電化學(xué)電源化學(xué)能→電能高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全第三頁，共十九頁，2022年，8月28日化學(xué)電源按活性物質(zhì)的保存方式可分為3種主要類型：一次電池、二次電池(蓄電池)和燃料電池．由于一次電池不易回收，隨著環(huán)保和節(jié)約地球有限資源的要求，近年來人們將研究重點置于二次電池和燃料電池的研究第四頁，共十九頁，2022年，8月28日二次電池和燃料電池的對比優(yōu)點缺點例子二次電池（蓄電池）成本低廉，應(yīng)用廣泛比能低、充電速度慢、壽命不長Cd／Ni電池、MH／Ni電池、Na／S電池、等燃料電池高效、環(huán)境友好、安靜、可靠性高未得到足夠的發(fā)展堿性燃料電池，質(zhì)子交換膜燃料電池。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日1.2電化學(xué)對水的消毒處理常見的消毒技術(shù)主要有氯消毒、臭氧消毒以及紫外輻射消毒。優(yōu)點缺點產(chǎn)物氯消毒

很強(qiáng)的殺菌滅藻作用且價格低廉應(yīng)用比較廣泛消毒過程具有高危險性三氯甲烷、四氯化碳等許多致癌物質(zhì)臭氧、紫外消毒消毒效果較好費用過高電化學(xué)消毒節(jié)能廉價、無殘留、安全過氧化氫第六頁，共十九頁，2022年，8月28日1.3其他電化學(xué)工藝膜輔助電化學(xué)工藝如電滲析、電去離子(離子交換輔助電滲析)以及電浮選和電凝聚，通過替代對環(huán)境危害嚴(yán)重的老工藝，以其清潔的生產(chǎn)工藝，在環(huán)境污染防護(hù)、環(huán)境污染治理方面都起著重要作用。例如，用電滲析法可制高純水以及應(yīng)用于海水淡化：電浮選和電凝聚可用于各種用水的預(yù)處理．第七頁，共十九頁，2022年，8月28日環(huán)境污染物的電化學(xué)處理方法電沉積光電化學(xué)氧化電吸附電化學(xué)膜分離電滲析、電凝聚

電化學(xué)氧化，電化學(xué)還原2電化學(xué)技術(shù)與環(huán)境污染治理第八頁，共十九頁，2022年，8月28日電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境污染物處理中的應(yīng)用

1廢水處理的電化學(xué)技術(shù)2土壤再生的電化學(xué)方法3氣態(tài)污染物的電化學(xué)凈化4電化學(xué)技術(shù)用于環(huán)境檢測第九頁，共十九頁，2022年，8月28日廢水處理的電化學(xué)技術(shù)電化學(xué)法處理含有毒重金屬離子的稀廢液是最常應(yīng)用的。電鍍、冶金、印刷電路、顯影等許多工業(yè)都排放出大量含金屬離子的稀廢液，近年來對排放液中金屬離子的含量要求越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)加堿沉淀金屬離子的方法只能使Cu、Zn等少數(shù)金屬離子達(dá)到攤放濃度要求。麗且對環(huán)境有較大污染．這促使電化學(xué)方法處理金屬離子稀廢液得到了發(fā)展。其中，電化學(xué)方法處理金屬離子稀廢液的效率取決于被移除粒子的傳質(zhì)速率、電極的有效面積、副反應(yīng)的發(fā)生，而電極的結(jié)構(gòu)和材料是影響傳質(zhì)速率和屯極的有效面積的主要因素．第十頁，共十九頁，2022年，8月28日土壤再生的電化學(xué)方法

污染土壤的常規(guī)處理技術(shù)中，采用溶劑淋洗技術(shù)能有效去除土壤中可溶性的有機(jī)或無機(jī)污染物，但對非水溶性的污染物以及密實型土壤，其應(yīng)用非常困難。另外土壤淋洗過程中所使用的大量化學(xué)試劑對環(huán)境的影響也非常嚴(yán)重。熱脫附和蒸汽萃取方法主要是針對具有揮發(fā)性的有機(jī)污染物以及金屬汞污染的土壤。第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日有機(jī)污染廢液處理

利用電化學(xué)方法,

可使有機(jī)污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng),

轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),

例如對酚類、含氮有機(jī)染料、氰化物等的處理;

或發(fā)生間接電化學(xué)反應(yīng),

利用電極反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化作用的中間物質(zhì),

對有機(jī)污染物氧化,

最終降解。

第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日

電化學(xué)方法處理有機(jī)污染廢液的過程與電極材料、電極表面結(jié)構(gòu)及負(fù)載情況、電解質(zhì)溶液組成以及濃度等因素相關(guān)。其中電極材料是最重要的因素,

不同的電極材料具有不同的特殊催化特性,

可以產(chǎn)生不同的反應(yīng)或不同的氧化中間物質(zhì),

因此電極材料的開發(fā)是電化學(xué)方法處理有機(jī)污染廢液技術(shù)的關(guān)鍵。第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日電化學(xué)方法處理有機(jī)污染液污染物相關(guān)工業(yè)電極酚類有機(jī)物印染、塑膠、醫(yī)藥、煉油、煉焦等石墨、PbO2、SnO2/Ti、TiO2/Ti染料漂染工業(yè)等鈦涂層石墨電極、PbO2、MgO表面活性劑表面活性劑石墨、氧化銣涂層鈦電極鹵代化合物殺蟲劑、除草劑等Ti、PbO2、碳纖維電極芳香胺類有機(jī)物印染、石油、橡膠、造紙等PbO2第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日氣態(tài)污染物的電化學(xué)凈化

化工廠、熱電廠等工業(yè)排放出許多有毒、污染環(huán)境的氣體,

如:

Cl2

、H2S、SO2

、NOx

、CO2

等。

電化學(xué)方法可處理凈化廢氣。首先氣態(tài)污染物通過電解液被吸附或吸收,

然后直接在電極上發(fā)生電化學(xué)污染物轉(zhuǎn)換,

或者間接的利用均相、異相氧化還原媒介對污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

電化學(xué)方法處理凈化廢氣工藝可分為槽內(nèi)工藝和槽外工藝。槽內(nèi)工藝是氣體直接經(jīng)吸附轉(zhuǎn)移到電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)并被處理;

槽外工藝是氣體先被吸附到獨立容器中,

再轉(zhuǎn)移至電化學(xué)反應(yīng)器中進(jìn)行處理第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日電化學(xué)技術(shù)用于環(huán)境檢測

a、污水需氧量(C0D)的伏安法測定是在電極上加一適當(dāng)?shù)恼妷?以電流密度所相當(dāng)?shù)倪€原性物質(zhì)濃度代表需氧量,其值與高錳酸鉀滴定結(jié)果有良好的相關(guān)性,更能代表自然情況下可實際與氧氣起化學(xué)作用的物質(zhì)數(shù)量.b、硫化氫氣敏電極測定污水的硫化氫,可不破壞水的化學(xué)平衡,而將分子態(tài)硫化氫與硫離子和不溶性硫化物區(qū)分開來.第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日電化學(xué)技術(shù)用于環(huán)境檢測

以電化學(xué)分析方法為原理的電化學(xué)傳感器,

具有快速、靈敏、準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、便于自動化等優(yōu)點,

在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用廣泛。1離子傳感器

離子傳感器也可稱為離子選擇性電極。其構(gòu)造的主要部分是離子選擇性膜,

因為膜電位隨被測定離子的濃度而變化,

故通過對離子選擇性膜電位的測定可以得到被測離子濃度。2氣體傳感器第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日

目前,

電化學(xué)氣體傳感器可以用于檢測環(huán)境中的許多氣體,

如O2

、CO、H2S、NH3

、Cl2

、HCN、NOx

、SOx

、偏二甲肼、汽車尾氣等。測定氣體分子的傳感器材料很多,

原理各異。例如,

基于電位測量原理的氣敏電極、固體電解質(zhì)氣體傳感器;

基于電流測量原理的控制電位電解型傳感器等。

3電化學(xué)傳感器

電化學(xué)生物傳感器是利用生物體可以對特定物質(zhì)進(jìn)行選擇性的識別、反應(yīng)、生成電極活性物質(zhì),然后采用電位測定或電流測定的化學(xué)傳感器第十八頁，共十九頁，2022年，8月28日結(jié)束語電化學(xué)技術(shù)治理環(huán)境污染物具有諸多優(yōu)點，但也有其不足之處:(1)能源消耗量大；(2)電極材料消耗過多；(3)操作工通常對電化學(xué)裝置不熟悉；(4)當(dāng)反應(yīng)物濃度不高時，處理時間延長，