电化学氧化技术去除有机物的研究进展_肖羽堂

科技进展电化学氧化技术去除有机物的研究进展肖羽堂,张飞白＊(南开大学环境科学与工程学院,天津300071)摘要:电化学水处理技术因其具有多功能性、高度的灵活性、易于自动化、无二次污染等特点倍受国内外研究者的重视。简单介绍了电化学氧化技术直接氧化和间接氧化的基本理论,主要总结了电化学技术在去除有机污染物和处理废水领域的研究及应用现状,并指出了该技术目前应用中所存在的一些问题,分析了其不能广泛应用的主要原因,探讨了今后的发展方向。关键词:废水处理;电化学氧化;有机污染物中图分类号:TQ150.1文献标识码:A文章编号:1002-1116(2007)01-0006-05早在20世纪三四十年代,电化学方法就已应用于处理含重金属离子的废水;至60年代后期,随着有机电化学理论研究的深入以及涂层电极的问世,电化学方法开始应用于有机废水的处理,近年来得到了更快的发展。常用的电化学方法有电氧化法、电还原法、电凝聚法、电渗析法、电气浮法、磁电解法、微电解法等。和其他废水处理方法比较,电化学方法具有适应面广、可控性强、流程简短、操作方便等优点,同时也具有能耗大、成本高、有机物分解不彻底等缺点。为了发挥电化学方法的优点,克服其缺点,许多科技工作者对电化学方法进行了大量的实验和理论研究。本文重点总结电化学氧化法方面的研究成果。所谓电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法[1],包括污染物在电极上发生直接电化学反应和利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变的间接电化学转化[2]。目前,国内电化学水处理技术的研究应用和国外相比还显得比较分散、不系统,多集中于重金属的去除和含氰废水的处理,但已有一定的基础和进展。随着电化学法在有机废水处理方面研究的不断深入,国内许多人正热衷于生物不相容的有机废水的研究与应用。杨卫身等研究了用复极性固定床电极处理偶氮类染料活性蓝和络合染料活性艳绿废水,其处理效果:COD去除效率可达50%以上,脱色率可达98%以上;对蒽醌染料废水的处理,COD去除效率可达90%以上,脱色率近100%。在处理过程中,一方面产生具有强氧化能力的HO·,使有机物进行无选择的氧化降解反应;另一方面,废水中有机物又可以在催化剂的表面上由于电场的激活而被选择性地催化转化,因而具有很好的去除有机污染物的效果。电-多相催化技术在处理难降解有机工业废水中具有显著优点,已获国家专利,并建成处理恒昌化肥厂废水的工业化规模装置,处理后的废水可回用,能节省大量工业用水[3]。在国外,用电化学水处理技术处理有机废水的研究非常多。LidiaSzpyrkowicz[4]等用Ti/Pt和Ti/Pt/Ir电极处理制革废水,电化学过程不仅能去除有机物,而且能去除NH3-N并且在Cl-存在的间接氧化过程更明显,NH3-N的去除率几乎为100%。ApostolosGVl-yssides等[5]用圆柱固定床电极对制革厂生产废水进行处理,也得到了较好的效果,COD去除效率达52%,苯类化合物的去除率达95.6%,NH3-N的去除率达64.5%,硫化物的去除率达100%,同时,废水的可生化性大大增强。LI-ChoungChiang等[6]用PbO2/Ti作阳极,铁板作阴极研究了木质素、丹宁酸、氯四环素和乙二氨四第35卷第1期2007年2月江苏化工JiangsuChemicalIndustryVol.35No.1Feb.2007＊收稿日期:2006-11-08基金项目:南开大学引进海内外杰出人才科学基金资助项目(J02014);南开大学科技创新基金资助项目(kj200412)作者简介:肖羽堂(1966—),男,博士后,教授,研究生导师,南开大学泰达膜技术水处理研究开发中心主任。主要从事水与废水处理技术开发与研究以及可持续发展与环境保护战略对策研究,发表论文70余篇,20篇被SCI,EI等收录,申请发明专利16项。电话:022-23494661,13207553726,E-mail:xiaoyt@nankai.edu.cn。乙酸(EDTA)混合废水的电解预处理,凝胶色谱分析表明:电化学过程可以有效地破坏这些大分子,并且可降解其毒性,处理后的废水可生化降解性提高。日本EbaraResearch公司用热液电解氧化法处理有机废水使废水中99%以上的有机物,如聚乙二醇酯、聚丙烯、乙二醇酯乳化剂、酚、乙酸等降解,并且电解产生的次氯酸根已成功应用于印染废水、甲醛废水和垃圾深虑液的处理。1去除有机污染物1.1持久性有机污染物水体中存在的微量持久性有机污染物对人类及生物的正常生命活动构成了严重威胁,有效去除这些污染物已成为当务之急。一般的水处理技术很难奏效[7～9],随着新型掺杂半导体复合电极不断开发成功,电化学氧化技术借助具有电催化活性的阳极材料,能有效形成氧化能力极强