电催化氧化在高盐有机废水的应用

随着基于涂层钛阳极电化学催化工艺的发展，大部分有机化合物已被证实可在电极表面发生氧化还原反应、加成反应或分解反应，这为电催化氧化法降解高盐废水中的有机污染物提供了理论依据。

1.电能是电催化氧化工艺的能量来源，有关研究表明，电催化氧化阳极产生的氢氧基自由基及高价态金属氧化物可无选择的氧化废水中的有机物，氧化能力极强，这为高盐有机废水的有效处理变为可能。

2.DSA电极的生产流程

涂层钛电极生产方法流程如上图所示。

现阶段废水处理常用的DSA电极涂层一般是由钌、铱、钽、铅、锡、铂中的一种或多种金属氧化物构成。

DSA电极具有良好的导电性、耐蚀性及化学稳定性，可通过高电流，在污水处理上得到了比较广泛的应用。

3.对高盐废水处理的原理

电催化工艺在处理高盐有机废水时，在电极上进行直接电解和间接电解。

直接电解是指废水中有机物直接在涂层钛电极表面进行氧化或还原反应，从而降低废水中有机物的浓度的过程。

直接电解又可分为阴极直接电解和阳极直接电解，阳极直接电解指有机物污染物在涂层钛阳极表面得到电子而直接被氧化为易生化小分子有机物或直接转化为二氧化碳和水；阴极直接电解是指有机物在阴极表面失去电子而被还原降解的过程，可应用于有机卤化物脱卤和重金属离子的还原回收工艺中。

电极的间接电解是指利用涂层钛电极产生的氧化或还原物质作为氧化剂、还原剂或催化剂，将高盐废水中的有机物转化为小分子、易生化、低毒性、易处理的有机物。

当高盐废水中有机物浓度(COD，NH3-N等)较高时，主要进行直接阳极氧化；而间接阳极氧化仅在低浓度时进行。

4.如何选择关键的极板材料？

高盐有机废水含有大量的盐类，从而电导率较高，电催化系统电流利用效率高，并且涂层钛电极具有强烈亲水性，当它和高盐废水接触时会发生“表面羟基化”反应，其表面被一层氧化性极强的羟基自由基所包裹，从将吸附在阳极表面的有机物氧化去除。同时高盐废水中含有大量的氯根，间接氧化也产生大量的氯酸根、次氯酸根，这些强氧化物质将有效降低高盐废水中的COD和氨氮的浓度。

电极不仅是电流传导载体，又是有机物去除反应的催化剂，电极涂层材料的选择直接影响电极的电流传导效率和催化性能。电催化氧化过程主要竞争副反应是阳极表面氧气或氯气析出，阳极涂层析氧电位与电极催化活性正相关，析氧电位越高的电涂层，催化活性越高，那么对有机物的去除效率也就越高，因此选择阳极的必要条件是涂层材料必须要有较高的析氧电位。

5.DSA电极在高盐废水中的使用条件

1、氟离子具有很强的渗透性和腐蚀性，可腐蚀钛基材表面的二氧化钛氧化膜和其他金属涂层氧化膜，造成钛电极表面涂层脱落，大大降低电极寿命。在涂层钛电极使用前应对废水中氟离子的浓度进行测定，如果废水中氟离子浓度大于10mg/L，不应选用基于涂层钛电极的电催化氧化工艺进行处理。

2、电极的电流密度与废水中的有机物去除率成正比，电流密度越大，有机物去除率越高，但过大的电流密度会导致电极发热严重，涂层易脱落，会显著降低电极寿命，在对高盐有机废水处理中，建议电流密度保持在500～1500A/m2。

3、脉冲电源的不同波形脉冲电压可显著降低涂层钛电极的消耗，选择合适的占空比，可提高电极寿命和避免电极钝化。

4、网状电极比板状电极比表面积更大，重量更轻，可明显降低电极成本，同时其不规则的电流传导路径分布也可明显减少电极钝化可能性。