電催化氧化法處理難降解有機廢水分析

植奇明

（肇慶醫(yī)學高等專科學校，廣東肇慶 526020）

電催化氧化法處理難降解有機廢水分析

植奇明

（肇慶醫(yī)學高等專科學校，廣東肇慶 526020）

隨著工業(yè)水平的大幅度提高，工業(yè)廢水的處理能為一個重要的問題。工業(yè)廢水的危害性大、來源廣，其毒性會妨礙水生生物的繁殖與生長，甚至給當地的水生態(tài)圈造成破壞性影響，因此加強難降解有機廢水的處理具有強烈的現實意義。從電催化氧化法的原理出發(fā)，深入研究電解氧化過程中電機參數、操作條件對有機廢水污染物去除的影響規(guī)律。

電催化氧化；難降解有機廢水；電流效率；廢水處理

工業(yè)廢水的來源比較復雜，現代的煉油廠、紡織業(yè)、石油化工企業(yè)在發(fā)展過程中都有可能產生工業(yè)廢水，從而威脅到周圍生態(tài)環(huán)境。其中難降解有機廢水由于其結構穩(wěn)定、毒性強的特點，使常規(guī)的工業(yè)廢水處理措施無法徹底的清除廢水中的污染物，達不到行業(yè)內的凈化要求。因此本文將以高濃度含酚廢水為例，研究電催化氧化法的科學意義和應用前景，以供相關從業(yè)人員借鑒學習。

1 電催化氧化技術的原理

目前，英美等發(fā)達國家，已經廣泛的應用電催化氧化技術處理有機廢水，并且電催化氧化技術也得到了業(yè)內的廣泛認可。據研究表明，在用電催化氧化技術處理含酚廢水時，污染物去除率竟然達到90%以上，有時候甚至能都達到98%，這使得水污染問題得到緩解，因此加強電催化氧化技術的研究，對于我國經濟的可持續(xù)發(fā)展具有強烈的現實意義。與英美等發(fā)達國家比起來，我國的電催化氧化技術比較集中的應用在重金屬廢水的處理方面，在有機廢水處理方面，我國仍處于發(fā)展階段[1]。

1.1 電極溶液界面特性-雙電層

物質的電極與溶液接觸時，會出現一定范圍的界面區(qū)，由于和自身電極和溶液不相同，因此在一定程度上，會提升電極反應速度。作為溶液界面的結構，雙層電的電位差為1V，不管是剩余電荷還是電位差，都呈現相對穩(wěn)定的狀態(tài)，然而作用于雙層電的電場結構卻很復雜，對電極反應也很大。所以當雙層電的穩(wěn)定距離被打破，場強達到一定的強度，在雙層電結構中的電介質都會遭到破壞。

1.2 電化學氧化有機物原理

一般來說，電化學氧化處理法不需要太多的化學藥品，幾乎都是依靠提高有機物電解速度與效率，從而達到廢水處理的目的，因此電化學氧化處理法又稱為清潔處理法，具有較強的環(huán)保性。然而電化學氧化處理法比較復雜，有機物降解過程也很難把控，因此還有待進一步的提升。電化學氧化處理法的原理是利用電極在電場的作用下，會將有機物分解為CO2或其他簡單化合物，選擇合適的電極材料，是電催化氧化技術處理難降解有機廢水的關鍵[2]。

2 電催化氧化法技術的關鍵要點

科學技術的進步，不僅帶來了經濟的迅猛發(fā)展，還刺激了產業(yè)的變遷，使我國的工業(yè)化水平發(fā)生了顯著的改變，然而工業(yè)化帶來的污染也不能忽視，尤其是造紙業(yè)、紡織業(yè)、石油化工企業(yè)所排出的工業(yè)廢水，都是高濃度難降解的有機工業(yè)廢水，使我國的環(huán)境問題日益矛盾，因此加強難降解有機工業(yè)廢水的處理，不僅符合我國現代化的發(fā)展要求，還為我國的生態(tài)的平衡做出了一定的貢獻。隨著研究的深入，相關研究人員發(fā)現電催化氧化法能夠降解有機廢水，下文將闡述幾種較為常見的電催化氧化技術。

2.1 光催化氧化技術

光催化氧化技術具有處理效率高、氧化劑利用率高的特點，因此被廣泛的應用于難降解有機廢水的處理當中。該技術的原理是利用氧化劑H2O2和O3在化學氧化和紫外線輻射的共同作用下，增加有機廢水中污染物的反應的速率，從而達到預期的凈化目的。該技術的優(yōu)勢在于紫外光的污染較小，處理效率快，在處理的過程中不帶入其他雜質，因此備受業(yè)內技術人員的青睞。然而光催化氧化技術也具有一定的局限性，紫外光容易受到其他光線的干擾，而有機廢水的反應選擇性差，因此有時候光催化氧化技術不僅起不到廢水凈化的目的，甚至還會生成其他有毒的物質，造成二次污染，因此在使用光催化氧化技術時，相關工作人員需要注意在反應裝置中加入催化劑，從而提高光催化氧化技術的應用效果，使難降解有機廢水在化學氧化和紫外光的共同作用下，發(fā)生光解反應。

2.2 超臨界氧化法

在上個世紀初，科學家們發(fā)現了繼固體、液體、氣體之后的物質第四狀態(tài)，學界通常稱其為超臨界流體（superiority fluid）[3]。不同于固體、液體和氣體，超臨界流體的溫度和壓力都高于原有的臨界溫度和臨界壓力，氣體液體的相界面逐漸消失，熱膨脹引起密度減小。因此超臨界流體擁有液體般良好的流動性，同時又具有類似氣體的擴散系數，因此難降解有機廢水能夠在溶解的超臨界水中，形成一個有機物氧化的良好環(huán)境，不僅能夠使有機廢水中的有毒物質得到完全轉化，還能回收氧化分解釋放的熱能，因此可以說超臨界氧化法具有廣闊的應用前景。

2.3 超聲電催化氧化技術

超聲電催化氧化技術是超聲空氣氧化技術與電催化氧化技術的結合，該技術的操作條件溫和，使用范圍廣，還能夠與其他電催化氧化技術一起使用，尤其在去除難降解有機污染物方面，具有良好效果。超聲電催化氧化技術的原理是利用能量特性或頻率特性，將超聲波引入電催化氧化反應當中，能夠有效地對有機廢水的電極表面進行清洗和活化，大幅度的提高了電催化氧化的速率，使有機廢水污染物在水分子交替擴張循環(huán)、壓縮循環(huán)的過程中發(fā)生降解反應。

2.4 電催化生物反應技術

作為一種聯合電催化降解的有機廢水的深度處理技術，電催化生物反應技術能夠將有機廢水中的污染物降解為小分子，在利用生物降解的方法，去除有機廢水中的污染物，達到清潔有機廢水目的。電催化生物反應技術多用于石油化工、造紙業(yè)當中，具有高效、節(jié)能的特點，并且可以進行選擇性的加熱，無二次污染。經過二十多年的深入研究，電催化生物反應技術已經趨于成熟，然而還有許多缺陷沒有克服，例如生物反應技術具有介電特性，當有機廢水中的污染物進入氧化反應時，物料中的微波將被轉化為熱能，反應狀態(tài)逐漸衰減。相關工作人員在使用電催化生物反應技術時，需要考慮到電催化生物反應技術的介電特性，從而發(fā)揮出電催化生物反應技術良好的廢水處理效果[4]。

3 電催化氧化法技術的局限和對策

3.1 電催化氧化法的局限

許多電催化氧化技術都處于實驗階段，沒能夠真正投入使用，原因在于某些電催化氧化技術的工業(yè)化應用程度偏低，電極材料壽命短，因此很難發(fā)揮電催化氧化技術的真正作用。電極在電催化氧化技術起到核心的作用，因此相關工作人員需要解決電催化氧化法的電極問題，尋找成本低廉、優(yōu)良的電極，保證在有機物氧化的過程中保持良好的催化活性，從而提高電催化氧化技術的應用效果。

3.2 選擇合適的電極材料

目前應用于電催化氧化技術的電極材料主要有金屬電極、碳素電極、非金屬化合物、金屬氧化物等，然而這類電極材料在電解的過程中容易出現溶出現象，從而影響有機污染物的降解效果。因此，最合適的電極材料是類陽極材料，不僅能夠縮短處理時間，降解效率高，化學結構還很穩(wěn)定，能夠勝任大多數的有機廢水的處理工作，而碳素電極的特點是導電性好，催化活性低，而且材料價格低廉，適合展開廣泛的研究。此外，人們還發(fā)現納米技術能夠用于電催化氧化過程當中，因此受到了廣泛的關注，由于納米材料具有許多物理化學性質，因此能夠顯著的增加催化效率。相關工作人員需要根據廢水的性質，來選擇合適的電極材料，才能保證電催化氧化技術的正常應用[5]。

4 結余

綜上所述，面對越來越嚴重的廢水污染問題，使用電催化氧化技術，能夠獲得良好的處理效果，但還有很多問題尚未解決，要求研究人員對電催化氧化技術進行進一步的研究，從而使電催化氧化技術能夠大規(guī)模的工業(yè)化應用。

[1] 黃輝，艾飛虎，馬淳安，等.難降解有機廢水的催化氧化法處理[J].化學研究與應用，2013，（2）：157-160.

[2] 高建軍，劉世斌，馬磊.電催化氧化法處理難生物降解有機廢水的研究進展[C]//2014中國環(huán)境科學學會學術年會論文集（第五章）.2014.

[3] 辛岳紅.難降解有機廢水處理用新型粒子催化電極材料的制備及其電催化活性研究[D].北京：北京化工大學，2009.

[4] 劉麗麗，溫青，矯彩山，等.電催化氧化處理難降解有機廢水的研究進展[J].化學工程師，2015，（9）：33-34.

[5] 李志美，李霞，李風亭，等.活性炭纖維負載二氧化鈦材料電催化降解鄰苯二甲酸二甲酯的實驗研究[D].南京：南京大學，2014.

Analysis of Refractory Organic Wastewater Treatment by Electrocatalytic Oxidation

Zhi Qi-ming

With the greatly improved industrial level，the treatment of industrial wastewater can be an important problem，industrial wastewater hazards，sources，the toxicity will hinder the reproduction and growth of aquatic organisms，and even to the local This article will proceed from the principle of electrocatalytic oxidation，in-depth study of the process of electrolytic oxidation of motor parameters，operating conditions of the organic wastewater pollutants，such as the concentration of organic pollutants，Removal of the impact of the law.

electrocatalytic oxidation；refractory organic wastewater；current efficiency；wastewater treatment

X703.1

B

1003-6490（2017）01-0170-02

2017-01-18

植奇明（1987—），男，廣東懷集人，化學助教，主要研究方向為化學。