电催化氧化法处理难降解有机废水分析

植奇明

（肇庆医学高等专科学校，广东肇庆 526020）

电催化氧化法处理难降解有机废水分析

植奇明

（肇庆医学高等专科学校，广东肇庆 526020）

随着工业水平的大幅度提高，工业废水的处理能为一个重要的问题。工业废水的危害性大、来源广，其毒性会妨碍水生生物的繁殖与生长，甚至给当地的水生态圈造成破坏性影响，因此加强难降解有机废水的处理具有强烈的现实意义。从电催化氧化法的原理出发，深入研究电解氧化过程中电机参数、操作条件对有机废水污染物去除的影响规律。

电催化氧化；难降解有机废水；电流效率；废水处理

工业废水的来源比较复杂，现代的炼油厂、纺织业、石油化工企业在发展过程中都有可能产生工业废水，从而威胁到周围生态环境。其中难降解有机废水由于其结构稳定、毒性强的特点，使常规的工业废水处理措施无法彻底的清除废水中的污染物，达不到行业内的净化要求。因此本文将以高浓度含酚废水为例，研究电催化氧化法的科学意义和应用前景，以供相关从业人员借鉴学习。

1 电催化氧化技术的原理

目前，英美等发达国家，已经广泛的应用电催化氧化技术处理有机废水，并且电催化氧化技术也得到了业内的广泛认可。据研究表明，在用电催化氧化技术处理含酚废水时，污染物去除率竟然达到90%以上，有时候甚至能都达到98%，这使得水污染问题得到缓解，因此加强电催化氧化技术的研究，对于我国经济的可持续发展具有强烈的现实意义。与英美等发达国家比起来，我国的电催化氧化技术比较集中的应用在重金属废水的处理方面，在有机废水处理方面，我国仍处于发展阶段[1]。

1.1 电极溶液界面特性-双电层

物质的电极与溶液接触时，会出现一定范围的界面区，由于和自身电极和溶液不相同，因此在一定程度上，会提升电极反应速度。作为溶液界面的结构，双层电的电位差为1V，不管是剩余电荷还是电位差，都呈现相对稳定的状态，然而作用于双层电的电场结构却很复杂，对电极反应也很大。所以当双层电的稳定距离被打破，场强达到一定的强度，在双层电结构中的电介质都会遭到破坏。

1.2 电化学氧化有机物原理

一般来说，电化学氧化处理法不需要太多的化学药品，几乎都是依靠提高有机物电解速度与效率，从而达到废水处理的目的，因此电化学氧化处理法又称为清洁处理法，具有较强的环保性。然而电化学氧化处理法比较复杂，有机物降解过程也很难把控，因此还有待进一步的提升。电化学氧化处理法的原理是利用电极在电场的作用下，会将有机物分解为CO2或其他简单化合物，选择合适的电极材料，是电催化氧化技术处理难降解有机废水的关键[2]。

2 电催化氧化法技术的关键要点

科学技术的进步，不仅带来了经济的迅猛发展，还刺激了产业的变迁，使我国的工业化水平发生了显著的改变，然而工业化带来的污染也不能忽视，尤其是造纸业、纺织业、石油化工企业所排出的工业废水，都是高浓度难降解的有机工业废水，使我国的环境问题日益矛盾，因此加强难降解有机工业废水的处理，不仅符合我国现代化的发展要求，还为我国的生态的平衡做出了一定的贡献。随着研究的深入，相关研究人员发现电催化氧化法能够降解有机废水，下文将阐述几种较为常见的电催化氧化技术。

2.1 光催化氧化技术

光催化氧化技术具有处理效率高、氧化剂利用率高的特点，因此被广泛的应用于难降解有机废水的处理当中。该技术的原理是利用氧化剂H2O2和O3在化学氧化和紫外线辐射的共同作用下，增加有机废水中污染物的反应的速率，从而达到预期的净化目的。该技术的优势在于紫外光的污染较小，处理效率快，在处理的过程中不带入其他杂质，因此备受业内技术人员的青睐。然而光催化氧化技术也具有一定的局限性，紫外光容易受到其他光线的干扰，而有机废水的反应选择性差，因此有时候光催化氧化技术不仅起不到废水净化的目的，甚至还会生成其他有毒的物质，造成二次污染，因此在使用光催化氧化技术时，相关工作人员需要注意在反应装置中加入催化剂，从而提高光催化氧化技术的应用效果，使难降解有机废水在化学氧化和紫外光的共同作用下，发生光解反应。

2.2 超临界氧化法

在上个世纪初，科学家们发现了继固体、液体、气体之后的物质第四状态，学界通常称其为超临界流体（superiority fluid）[3]。不同于固体、液体和气体，超临界流体的温度和压力都高于原有的临界温度和临界压力，气体液体的相界面逐渐消失，热膨胀引起密度减小。因此超临界流体拥有液体般良好的流动性，同时又具有类似气体的扩散系数，因此难降解有机废水能够在溶解的超临界水中，形成一个有机物氧化的良好环境，不仅能够使有机废水中的有毒物质得到完全转化，还能回收氧化分解释放的热能，因此可以说超临界氧化法具有广阔的应用前景。

2.3 超声电催化氧化技术

超声电催化氧化技术是超声空气氧化技术与电催化氧化技术的结合，该技术的操作条件温和，使用范围广，还能够与其他电催化氧化技术一起使用，尤其在去除难降解有机污染物方面，具有良好效果。超声电催化氧化技术的原理是利用能量特性或频率特性，将超声波引入电催化氧化反应当中，能够有效地对有机废水的电极表面进行清洗和活化，大幅度的提高了电催化氧化的速率，使有机废水污染物在水分子交替扩张循环、压缩循环的过程中发生降解反应。

2.4 电催化生物反应技术

作为一种联合电催化降解的有机废水的深度处理技术，电催化生物反应技术能够将有机废水中的污染物降解为小分子，在利用生物降解的方法，去除有机废水中的污染物，达到清洁有机废水目的。电催化生物反应技术多用于石油化工、造纸业当中，具有高效、节能的特点，并且可以进行选择性的加热，无二次污染。经过二十多年的深入研究，电催化生物反应技术已经趋于成熟，然而还有许多缺陷没有克服，例如生物反应技术具有介电特性，当有机废水中的污染物进入氧化反应时，物料中的微波将被转化为热能，反应状态逐渐衰减。相关工作人员在使用电催化生物反应技术时，需要考虑到电催化生物反应技术的介电特性，从而发挥出电催化生物反应技术良好的废水处理效果[4]。

3 电催化氧化法技术的局限和对策

3.1 电催化氧化法的局限

许多电催化氧化技术都处于实验阶段，没能够真正投入使用，原因在于某些电催化氧化技术的工业化应用程度偏低，电极材料寿命短，因此很难发挥电催化氧化技术的真正作用。电极在电催化氧化技术起到核心的作用，因此相关工作人员需要解决电催化氧化法的电极问题，寻找成本低廉、优良的电极，保证在有机物氧化的过程中保持良好的催化活性，从而提高电催化氧化技术的应用效果。

3.2 选择合适的电极材料

目前应用于电催化氧化技术的电极材料主要有金属电极、碳素电极、非金属化合物、金属氧化物等，然而这类电极材料在电解的过程中容易出现溶出现象，从而影响有机污染物的降解效果。因此，最合适的电极材料是类阳极材料，不仅能够缩短处理时间，降解效率高，化学结构还很稳定，能够胜任大多数的有机废水的处理工作，而碳素电极的特点是导电性好，催化活性低，而且材料价格低廉，适合展开广泛的研究。此外，人们还发现纳米技术能够用于电催化氧化过程当中，因此受到了广泛的关注，由于纳米材料具有许多物理化学性质，因此能够显著的增加催化效率。相关工作人员需要根据废水的性质，来选择合适的电极材料，才能保证电催化氧化技术的正常应用[5]。

4 结余

综上所述，面对越来越严重的废水污染问题，使用电催化氧化技术，能够获得良好的处理效果，但还有很多问题尚未解决，要求研究人员对电催化氧化技术进行进一步的研究，从而使电催化氧化技术能够大规模的工业化应用。

[1] 黄辉，艾飞虎，马淳安，等.难降解有机废水的催化氧化法处理[J].化学研究与应用，2013，（2）：157-160.

[2] 高建军，刘世斌，马磊.电催化氧化法处理难生物降解有机废水的研究进展[C]//2014中国环境科学学会学术年会论文集（第五章）.2014.

[3] 辛岳红.难降解有机废水处理用新型粒子催化电极材料的制备及其电催化活性研究[D].北京：北京化工大学，2009.

[4] 刘丽丽，温青，矫彩山，等.电催化氧化处理难降解有机废水的研究进展[J].化学工程师，2015，（9）：33-34.

[5] 李志美，李霞，李风亭，等.活性炭纤维负载二氧化钛材料电催化降解邻苯二甲酸二甲酯的实验研究[D].南京：南京大学，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，广东怀集人，化学助教，主要研究方向为化学。