电化学废水处理技术及高效电催化电极的研究与进展_冯玉杰

第36卷第4期2004年4月哈尔滨工业大学学报JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.36No.4Apr.,2004电化学废水处理技术及高效电催化电极的研究与进展冯玉杰,崔玉虹,孙丽欣,刘峻峰,蔡伟民(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090,E-mail:yfeng@public.hr.hl.cn)摘要:为解决电化学水处理技术中提高电催化效率和延长电极寿命的问题,在综合以上两方面国内外的研究成果及解决途径的基础上,指出DSA电极因其高的稳定性,且可通过设计制备-定结构的表面涂层而获得具有不同结构的阳极材料;DSA电极用于有机物氧化降解存在直接和间接电化学氧化两种过程,而涂层表面结构中氧空位浓度与电极性质密切相关.关键词:电催化氧化;废水处理;有机污染物;DSA电极中图分类号:X510文献标识码:A文章编号:0367-6234(2004)04-0450-06Developmentofelectro-chemicaltechnologyandhighefficiencycatalyticelectrodeforwastewatertreatmentFENGYu-jie,CUIYu-hong,SUNLi-xin,LIUJun-feng,CAIWei-min(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China,E-mail:yfeng@public.hr.hl.cn)Abstract:Thecharacteristics,principleandapplicationofelectrochemicaltechnologyandthecurrentefficiencyandtheservicelifeoftheelectrodesarereviewed.Akindofelectrodeswithhighcatalyticefficiency,dimensionallysta-bleanodes(DSA)anditsapplicationinorganicwastewatertreatmentarediscussedindetailwithpathwayofdegra-dationsuggestedforsomeorganics,suchasaromaticcompounds,andthepreparationofDSAanodeswasdiscussedaswell.Keywords:electro-oxidation;wastewatertreatment;organicpollutants;dimensionallystableanodes收稿日期:2002-10-24.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50278022);哈尔滨工业大学校基金资助项目(HIT.2000.28).作者简介:冯玉杰(1966-),女,教授,博士生导师;蔡伟民(1946-),男,教授,博士生导师.近年来,一种基于化学氧化法的新技术———高级氧化技术(简称AOP)正成为水处理技术研究的热点.所谓高级氧化技术即是利用各种光、声、电、磁等物理、化学过程产生大量自由基,进而利用自由基强的氧化特性对废水中有机物进行降解的技术过程.电化学氧化技术是AOP技术的一种,因其具有其他处理方法难以比拟的优越性近年来受到极大关注[1～4].所谓电化学水处理技术就是利用外加电场作用,在特定的电化学反应器内,通过一系列设计的化学反应、电化学过程或物理过程,达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质的目的[5].早在20世纪40年代,国外就有人提出利用电化学方法处理废水,但由于电力缺乏,成本较高,发展缓慢.20世纪60年代初期,随着电力工业的迅速发展,电化学水处理技术引起人们的注意.与其他AOP过程相比,电化学水处理技术的优点在于[5]:1)电子转移只在电极及废水组份间进行,不需另外添加氧化还原剂,避免了由另外添加药剂而引起的二次污染问题;2)可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件,可控制性较强;3)过程中可能产生的自由基无选择地直接与废水中的有机污染物反应,将其降解为二氧化碳、水和简单有机物,没有或很少产生二次污染;4)反应条件温和,电化学过程一般在常温常压下就可进行;5)反应器设备及其操作一般比较简单,如果设计合理,费用并不昂贵;6)若排污规模较小,可实现就地处理;7)当废水中含有金属离子时,阴、阳极可同时起作用(阴极还原金属离子,阳极氧化有机物),以使处理效率尽可能提高,同时回收再利用有价值的化学品或金属;8)既可以作为单独处理,又可以与其他处理相结合,如作为前处理,可以提高废水的可生