电催化氧化处理有机废水的应用现状和展

福建环境,叮勿电催化氧化处理有机废水的应用现状和展望邹启光周恭明同济大学环境工程学院,上海摘要生物难降解有机废水是水处理中的难题之一。该文综述了目前国内外电催化氧化处理该类废水的应用现状及研究方向展望,以期为今后该技术的研究方向提供参考。关键词电催化氧化法氧化物修饰电极应用现状中图分类号文献标识码文章编号一一一一一,一,,一一前言生物难降解有机废水的处理技术一直是困扰国内外环境科学研究的重要课题。电催化氧化法是近年来逐渐发展起来的一种颇有发展前景并已在某些废水处理中得到应用的方法卜〕。早在上世纪三、四十年代就有国外学者提出利用电解法处理废水,当时主要是用于处理废水中的重金属离子,但是因为电力缺乏、能耗较高及受电化学理论的局限,该方法曾一度发展缓慢。到了二十世纪六、七十年代,因电力工业的迅速发展,电化学方法重新获得环保工作者们的重视,并进行了大量的基础研究工作。随着电化学理论研究的不断深入,证实了许多有机化合物的氧化还原反应、加成反应或分解反应,都可在电极上进行,这为通过电催化氧化方法降解有机污染物提供了理论依据图另外,对电极材料的研究也不断取得进展,当时出现了钉钦涂层的金属阳极亦称“形稳阳极”并实现了工业化,该种电极大大提高了电流效率和电极寿命,为氯碱工业的发展带来一场深刻的变革〔一〕。后来,又出现了在电极表面涂上具有电催化性的金属氧化物的“氧化物修饰电极”引起了环保工作者们的重视,推进了氧化物修饰电极的迅速发展〔一〕。最近几年来国内外的一些环保工作者更是广泛地开展了电催化氧化处理生物难降解有机废水的研究工作,并取得了一些进展吐‘〕。例如,等用电极和氧气气体扩散电极降解了苯胺及一氯苯胺〕等用电极成功地处理了纺织废水‘〕等人采用和电极处理了有机胺的废水也取得良好的效果山〕。试验结果都表明电催化氧化对生物难降解有机物的去除有着显著的效果,具有潜在的应用前景。应用现状及局限性应用现状福建环境尸叼,。,卷目前电催化氧化法因为具有比一般的化学反应更强的氧化和还原能力、很少消耗化学药剂、适应性强、可回收金属等有用物质以及易于实现自动化控制等优点而在含烃、醛、醇、醚、酚及染料等有机污染物的处理中逐渐得到应用。在含烃废水中,除了采用吸附法、混凝法等物化法外,也常采用电絮凝和电气浮法,一般去油量可达一,对含油量在以下的废水,经处理后,含油量常可降到以下。如果再加混凝剂过滤,则含油量可以降到以下。但是对于水溶性较大的烃类化合物,通常处理效果较差,例如采用隔膜电解阳极氧化处理含苯废水,去除率只有左右〕。现在大多采用由石墨颗粒组成的三维复极性固定床电极改善其处理效果。在含醛废水中,如果采用不溶性作阳极,以、或作电解质,在电流密度为·一·下电解三个小时,甲醛即被分解,电流效率可达,绝大部分被去除〕。氯代醛废水在石墨电极的电解氧化作用下,的有机氯代化合物可被分解,氢原子取代氯原子而得到毒性较小的化合物〕。另外,对邻氯苯甲酸而言,以作阳极,以作阴极,在无存在的情况下,邻氯苯甲酸先被还原为邻氯节醇,然后再发生阳极氧化而生成邻氯苯甲醛及邻氯苯甲酸。在存在时,可发生进一步的氧化生成脂肪酸,此时去除率可达比〕。在含醇废水中,以不溶性作阳极,在投入的作电解质的情况下,当电流密度为一。,时电解三个小时,可使废水中的甲醇几乎全部被分解〕。含乙二醇的废水,采用作阳极在同样的条件下进行电解氧化,可从降到‘,〕。在含酚废水中,大多采用孔炭材料作阳极,有机废水通过炭孔,在电解作用下可去除其中的酚及其它有机物。例如,值为的含酚废水在温度为℃一℃,电压为一,电流为时,值可降低到。以石墨作阳极,可使酚的浓度从一降低到·一‘〕。在含胺废水中,一般采用作阳极,苯胺很容易去除,但是要想进一步氧化成则比较困难〕。有机染料废水可以采用不溶性电极在存在下进行电解脱色,并去除部分,也可以采用活性炭纤维电极或复极性固定床电极处理印染废水和染料废水,这类电解方法一般脱色率较高可达写以上,去除率在一左右。应用局限性虽然电化学方法已被证明在有机废水的处理尤其是在生物难降解的有机废水处理中是有效的,但是并非所有的电化学方法都能够被工程实用化,主要是因为以下四方面因素的限制使其在实际工程应用中仍存在局限性实用化的电极材料不多目前常采用的电极仍然是石墨、铝板、铁板、不锈钢和一些不溶性电极如以及一些贵金属电极如等。石墨电极强度较差,在电流密度较高时电极损耗较大,电流效率低。而铝板或铁板为可溶性电极,电极本身材料消耗量大,成本高。因此产生的污泥量也大。不溶性电极的氧化能力虽然高于石墨电极,但是因为其电催化性能较低,对难氧化分解的有机物的效果也不理想。电极寿命不长目前用于废水处理中的电极种类不多,而且也因电极材料的限制致使其使用寿命不长,即使是最近出现的氧化物修饰电极虽然在废水处理中的效果良好,但是工作寿命也只不过几