电化学氧化还原技术应用（1）去除有机物

Mohammed 等研究了电流密度(6.51~21.58 mA?cm^-2)、溶液pH(2.0~12.6)以及有机物初始浓度(25~100 mg/L)对4-氯酚在钛钌形稳阳极上电化学氧化去除的影响。研究结果表明,电解2h后水体中的4-氯酚可以完全去除;在溶液pH为12.6时,电化学氧化对4-氯酚的去除速率最快，在电流密度为11.39 mA?cm^-2的状态下,电流效率最高可达89%。

Yang等用热分解法制备了Ru-Sn二元复合氧化物电极,并研究了其对染料废水的处理效果。Yang等的研究结果表明,在较低的电流密度与较高的氯离子浓度条件下,电解过程的电流效率高。在最佳状态下,通电量为792 A?min时,废水COD的去除率可达到 88%。

    Chiang等的研究结果表明,采用Sn-Pd-Ru三元复合金属氧化物阳极,废水中添加7500 mg/LNaCl,15 A?cm^-2恒电流电解2h,渗滤液COD的去除率为92%,同时对废水中氨氮的去除率可达100%。

Pulgarin等对比研究了钛基二氧化铱与钛基二氧化锡(Ti/IrO2和Ti/SnO2)阳极对1,4-苯醌的电化学催化降解性能,分析了在不同电极条件下电解过程苯醌浓度、反应中间产物、溶液DOC、COD以及毒性的变化情况。研究结果表明,在使用Ti/IrO:阳极的情况下,芳香族有机物在电极表面主要发生开环反应,阳极表面有大量羧酸类中间产物富集,电解反应可有效降低溶液的毒性。与Ti/IrO2阳极的情况不同，生成的羧酸等中间产物可以在Ti/SnOz阳极表面迅速氧化为CO2和 H2O。

Chiang等研究了电化学氧化对木质素(lignin)、单宁酸(tannic acid)、金霉素(chlortetracycline)以及 EDTA等多种难生物降解有机物的去除效果。实验用PbO2/Ti为阳极材料,研究了支持电解质种类,电流密度以及支持电解质浓度等因素对有机物去除效果的影响。结果表明,在含氯离子的溶液中电解效果最好,提高电流密度与溶液中氯离子浓度,可以提高对溶液COD的去除率。电化学氧化可以很容易把溶液中的大分子有机物降解为小分子的有机物,在电解过程的初期溶液中总有机卤代物(total organic halogen, TOX)有所增加,随电解过程的进行，TOX浓度下降,表明电化学氧化是一种有效的废水前处理手段。Chiang等还采用钛基二氧化铅电极(PbO2/Ti)对炼焦废水进行了电化学氧化处理。原水COD 2143 mg/L、氨氮(NH3-N)760 mg/L,电化学方法对废水 COD的去除率可达89.5%,对氨氮的去除率100%。研究表明,废水中的氯离子浓度、电解电流密度以及 pH均对有机物去除效率和电流效率有重要影响。梁镇海等研究发现,在钛基体与表层PbO2之间引入过渡层(SnO2+Sb2 O3+MnO2)可以有效提高PbO2电极的使用寿命,同时所制备的Ti/SnO2+ Sb2O3+MnO2/PbO2阳极对废水中苯酚的电解转化率可高达95%，具有很好的电化学催化性能。

    Cossu等采用PbO2/Ti与 SnO2/Ti两种阳极材料,对垃圾渗滤液进行电化学氧化处理。研究结果表明,电解电流密度、pH与氯离子浓度对废水 COD与氨氨的去除效果均有影响。使用上述两种电极进行电解操作,平均电流效率约30%,电解使渗滤液完全脱色,COD降至100 mg/L,氨氮完全去除。电化学氧化机理是阳极析氯以及生成的次氯酸对有机物与氨氮的氧化作用。张清松的研究结果表明,在酸性溶液中恒电流电解处理含酚废水,在相同耗电量的情况下,使用SnO2/Ti阳极对废水COD的去除率明显高,电流效率较铂电极提高了3倍。

    Kirk 等所进行的实验表明,直接电氧化方法可使苯胺染料的转化率达97%,其中72.5%氧化为CO:,电解效率为15%~40%。而利用电化学产生的短寿命中间体,如?OH来破坏有机物，它所面临的主要竞争副反应就是阳极氧气的析出。因此,这种电极必须具有较高的析氧过电位。

    在新型催化电极开发方面,贾金平等利用活性炭纤维电极与铁的复合电极进行了研究,并对该电极降解多种模拟印染废水进行了处理试验,取得了较好的结果。色度去除效果可与Fenton试剂法相媲美,对于水溶性较好的酸性、活性染料的处理效果电化学方法普遍优于絮凝法。赵长陵等还用其对18种水溶性和水不溶性染料液以及数种实际印染残液进行了处理,脱色率可达95%~100%，CODcr去除率达到 40%~70%。

    杨柳燕等采用复合催化电解法对染料废水的治理进行了研究，,采用石墨棒为阳极,铁棒为阴极,加入氢氧化铁和活性炭组成的复合催化剂,在电压10V、电流0.1 A、电解1.5h的条件下,能使废水 CODcr去除率达到 87.5%~90.0%,脱色率达99%~100%。

    此外,刘怡等还采用氧化絮凝复合床技术处理高色度印染废水,该技术是采用三维电极的原理,并巧妙地配以催化氧化技术的一种新技术,利用处理装置中产生的氧化能力极强的?OH和新生态的混凝剂,将染料氧化分解，并发生吸附、混凝等物理化学作用,使染料迅速去除,其脱色率大于99%,CODcr去除率高于75%。

    申哲民等对印染废水分别用三维和平板式活性炭纤维电极进行对比电解，结果发现,三维电极比平板电极节能70%以上,且对电解效果越好的染料，采用三维电极法电解节能越明显。除三维电极外,还可以采用网状电极,填充式流化床等结构形式,同样可以达到扩大电极表面积、节能的目的。