三维电极电解法在水处理中的应用_宋均轲

三维电极电解法在水处理中的应用宋均轲1，2，刘朋阳1，2，钱斌1，2(1中国矿业大学环境与测绘学院，徐州江苏221116;2江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏徐州221116)摘要:与二维平板电极相比，三维电极面体比增大，传质效果好，具有较高的电流效率和单位时空产率。本文介绍了三维电极的作用机理及分类，综述了该方法在印染、焦化、苯类、金属离子等废水处理中的应用，对三维电极与其他技术的联合使用进行了总结，提出了以后的研究方向。关键词:三维电极;废水处理;电化学ApplicationontheElectrolysisofThreeDimensionalElectrodeinWaterTreatmentSONGJun－ke1，2，LIUPeng－yang1，2，QIANBin1，2(1SchoolofEnvironmentScienceandSpatialInformatics，ChinaUniversityofMiningandTechnology，JiangsuXuzhou221116;2JiangsuKeyLaboratoryofResourcesandEnvironmentalInformationEngineering，JiangsuXuzhou221116，China)Abstract:Incomparisontothetwodimensionalelectrode，thethreedimensionalelectrodemethodhadlargeerarear-volumeratioandthemasstransferratewasbetter，alsoitcanachievehigherelectrolyticefficiencyandtheunitspace－timeyield．Themechanismandclassificationofthreedimensionalelectrodeswereintroduced．Anoverviewoftheapplica-tionofthreedimensionalelectrodesindyeingwastewater，cokingwastewater，benzenederivativewastewaterandwastewatercontainingmetalions，andthetechnologiescombinatedwiththreedimensionalelectrodeweresummerized．Thedirectionoftheresearchwasputforward．Keywords:threedimensionalelectrode;wastewatertreatment;electrochemical作者简介:宋均轲(1987－)，男，在读硕士研究生，研究方向为水污染控制。E－mail:songjunke11@126．com电化学法处理废水一般无需很多化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便，污泥量很少［1］。传统的平板二维电极面体比较小，单位槽体处理量小，电流效率低，在实践中难以有突破性进展。针对这些缺陷，20世纪60年代末期提出了三维电极的概念［2］。三维电极是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料，使电极材料表面带电，成为新的一极并在表面发生电化学反应。三维电极处理废水的基本原理是电催化氧化还原反应［3］。三维电极的面体比大，物质传质效果好，具有较高电流效率和单位时空产率，对电解液电导率较低的废水有较好的处理效果。1三维电极作用机理国内外对三维电极用于处理含金属废水的机理研究有了定论，但在处理有机废水的机理中还有争论。一般认为电解产生的H2O2和·OH在降解污染物过程中发挥最主要的作用。当阴极上通过电解产生或外界提供的的O2时发生还原产生H2O2［4］，反应过程如下:酸性条件下:O2+2H++2e→H2O2(1)碱性条件下:O2+H2O+2e→HO2－+OH－(2)HO－2+H2O→H2O2+OH－当体系中存在金属催化剂时，·OH会产生。Mred为还原态的金属催化剂，Mox表示氧化态。酸性条件下:Mred+H2O2+H+→Mox+·OH+H2O(3)碱性条件下:Mred+H2O2→Mox+·OH+OH－(4)羟基自由基·OH是高度活性的强氧化剂，对有机物的氧化作用具有广谱性，可将水中的有机物分解，其对有机物的氧化作用主要包括脱氢反应、亲电子反应和电子转移反应。2三维电极的分类三维电极的分类方法很多［5］，按电极粒子极性可分为单极性和复极性。单极性床填充抗阻较小的电极粒子材料，两电极间通常存在隔膜;复极性床一般填充的是高阻抗电极粒子材料，没有隔膜。按照电流与电解质流动方向三维电极可分为两种:二者方向平行时为流通式，二