1污水預(yù)處理電催化氧化技術(shù)原理

　　電催化氧化(Electrochemical Catalytic Oxidation， ECO)是利用具有催化性能的金屬氧化物電極，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基或其它自由基和基團(tuán)攻擊溶液中的有機(jī)污染物，使其*分解為無害的 H2O 和 CO2 的綠色化學(xué)技術(shù)〔1〕。這種降解途徑使有機(jī)物分解更加*，不易產(chǎn)生毒害中間產(chǎn)物。 在反應(yīng)中， 電子是主要反應(yīng)試劑 ，不必添加額外化學(xué)試劑〔2〕，是指在外加電場(chǎng)或電壓的作用下，通過化學(xué)及物理作用達(dá)到凈化水中污染物的處理技術(shù)。電催化氧化技術(shù)產(chǎn)生大量活性*的羥基自由基(·OH)，與有機(jī)化合物發(fā)生加合、代替、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使廢水中難降解的大分子有機(jī)物氧化降解成為小分子物質(zhì)，并直接礦化為 CO2 和 H2O。根據(jù)有機(jī)物氧化過程中電子轉(zhuǎn)移的方式，電催化氧化可分為直接氧化和間接氧化〔3〕。

　　1.1 直接氧化

　　是指污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化，有機(jī)物的直接電催化氧化分兩類進(jìn)行。

　　(1)電化學(xué)轉(zhuǎn)換，即把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)或把難生化的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生化的物質(zhì)(如芳香物開環(huán)氧化為脂肪酸)，改善 B/C 比，提高的可生化性，以便進(jìn)一步實(shí)施生化處理。

　　(2)電化學(xué)燃燒，即直接將有機(jī)物深度氧化為 CO2。這兩類電化學(xué)反在試驗(yàn)中或工程應(yīng)用中都是同時(shí)進(jìn)行的。但電極材料不同，或準(zhǔn)確來說表面涂層材料不同可能決定著兩類反應(yīng)的主次之分。

　　1.1 間接氧化

　　間接電化學(xué)反應(yīng)可利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原劑使污染物轉(zhuǎn)化為無害物，這時(shí)產(chǎn)生的氧化還原劑是污染物與電極交換電子的中介體。這種中介體可以是催化劑，也可以是電化學(xué)產(chǎn)生的短壽命中間體。此外，也可以利用O2 在陰極還原為H2O2，而后生成(·OH)，進(jìn)而氧化有機(jī)物，該技術(shù)可用于難生化降解的處理*、苯胺、醛類及等污染物。

　　有機(jī)物進(jìn)行氧化分解的同時(shí)，電解析氫析氧副反應(yīng)也在進(jìn)行，使電流效率降低，但通過電極材料的選擇和電位控制可加以防止。

　　1.2 基于以上原理，電催化氧化技術(shù)與其它水處理技術(shù)相比，其具有以下優(yōu)勢(shì)：

　　(1)在電場(chǎng)的作用下，新研發(fā)的電極表面呈多孔態(tài)，有效減少了內(nèi)應(yīng)力，電極壽命長，對(duì)污染物降解效率高，同時(shí)電極無鈍化。

　　(2)適用水質(zhì)廣?？赏瑫r(shí)高效去除污水中氨氮、總磷，脫色脫毒效果明顯。

　　(3)與環(huán)境相容性高。電化學(xué)法對(duì)污染物去除主要依靠電子，不需要另外增加藥劑，避免由于藥劑帶來的二次污染;另外電化學(xué)對(duì)有機(jī)物氧化幾乎無選擇性，可以的減少二次污染。

　　(4)設(shè)備簡單，占地面積少，設(shè)備維護(hù)簡單。

　　(5)不受地理和氣候條件影響。反應(yīng)條件溫和，常溫常壓條件下進(jìn)行，不受氣候影響，適合任何地域使用。

　　(6)時(shí)空效率高。優(yōu)化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳質(zhì)效果好，污染物降解反應(yīng)速率大，停留時(shí)間僅為幾分鐘至數(shù)十分鐘，因此設(shè)備的占地面積很小，具有很高的時(shí)空效率，特別適用于人口擁擠和土地緊張地方使用。

經(jīng)電化學(xué)氧化處理后，廢水中的部分有機(jī)污染物已被氧化還原反應(yīng)去除，剩余的部分有機(jī)物的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)發(fā)生了變化，有利于進(jìn)一步的氧化處理。廢水可以通過加入一定量的氧化劑，在廢水水中亞鐵等離子的催化下，形成更強(qiáng)的氧化性，可氧化去除廢水中絕大多數(shù)可被其氧化的有機(jī)物，為后續(xù)的處理達(dá)標(biāo)排放創(chuàng)造了條件。

污水預(yù)處理電催化氧化技術(shù)原氧化過程能氧化許多有機(jī)分子且系統(tǒng)不需高溫高壓，對(duì)苯類、醇類、酮類、酯類、*、氯苯及硝基酚等有很好的氧化效果。在亞鐵離子的催化作用下，隨著氧化劑的分解，會(huì)產(chǎn)生大量的HO·，利用新生態(tài)的HO·對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化去除。