电化学技术用于污水脱氮除磷的研究进展

电化学技术用于污水脱氮除磷的研究进展大量含有氮、磷等营养元素的污水未经处理直接排放进入水体是引起水体富营养化的主要原因[1]，。近年来我国的水体的富营养化现象有越来越严重的趋势，给社会的发展、人们的生活以及生态环境带来一定程度的危害，因而污水的脱氮除磷处理技术成为水体富营养化防治的研究热点。污水电化学脱氮除磷技术由于具有高效、安全、避免了化学物质的直接投加、无需使用微生物、反应速度快、容易操作、容易实现自控等优点[2-3]，因而逐渐得到人们的重视和应用。1电化学脱氮除磷技术的原理1.1电化学脱氮技术污水中的氮以有机氮和无机氮的形式存在于水溶液中，有机氮可以分为以溶解形式存在的有机氮（如尿素、氨基酸等）和非溶解形式存在的有机氮（污水中的含有机氮悬浮颗粒物等），无机氮又可以分为铵离子、硝酸盐、亚硝酸盐、溶于水的氨气和氮氧化合物等，且上述各种形态的氮在一定条件下，可以在水溶液中相互转化，因而利用电化学技术去除污水中的氮时，情况比较复杂。虽然有机氮也可以通过电絮凝技术或电极表面的吸附作用得到一定的去除[4]，但通常所指的电化学脱氮技术是指利用电化学氧化去除污水中的氨氮[5]（铵离子、氨水、溶于水的氨气）和电化学还原去除污水中的硝酸盐、亚硝酸盐等无机氮[6]。1.2电絮凝除磷技术通常水中的磷以无机态的形式存在为主，当采用电絮凝技术除磷时，其原理是利用铁、铝等阳极材料在电解时生成的金属阳离子或其水合物与水中的磷酸盐形成沉淀而去除污水中的磷，在电絮凝过程中其原理如下[7-8]：铝电极电絮凝除磷：2Al→2Al3++6e，2Al3++6H2O→2Al(OH)3+6H+；铁电极电絮凝除磷：4Fe→4Fe2++8e，4Fe2++10H2O+O2→4Fe(OH)3+8H+。2电化学技术用于污水脱氮除磷的研究2.1电化学脱氮技术电化学脱氮技术以电化学氧化去除污水中的氨氮研究得较多，而电化学还原去除水中的硝酸盐、亚硝酸盐则研究得相对较少。电化学氧化去除污水中氨氮的方法自从20世纪80年代得到人们重视以来，已经广泛应用于垃圾渗滤液、化肥厂废水、养猪场废水、石化废水等污水中氨氮的去除。如Kim[9]等人研究了pH、氯离子浓度、初始氨氮浓度、电流密度、反应器中有无离子选择性透过膜等因素对IrO2和RuO2和Pt分别修饰的3种不同钛电极材料电化学氧化去除模拟污水中电化学技术用于污水脱氮除磷的研究进展