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電化學(xué)氧化法是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氧化處理的方法。通常情況下電化學(xué)氧化法指的是通過(guò)催化活性電極反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基,并進(jìn)行處理的方式,能夠有效處理部分難以降解的污染物。
而狹義的電化學(xué)氧化是特指陽(yáng)極過(guò)程,在電解槽中放入有機(jī)物的溶液或懸浮液,通過(guò)直流電,在陽(yáng)極上奪取電子使有機(jī)物氧化或是先使低價(jià)金屬氧化為高價(jià)金屬離子,然后高價(jià)金屬離子再使有機(jī)物氧化的方法。通常,有機(jī)物的某些官能團(tuán)具有電化學(xué)活性,通過(guò)電場(chǎng)的強(qiáng)制作用,官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而改變了有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì),使其毒性減弱以至消失,增強(qiáng)了生物可降解性。
電化學(xué)氧化分為直接氧化和間接氧化兩種。直接氧化(直接電解)是指污染物在電極上直接被氧化而從廢水中去除,又可分為陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程。陽(yáng)極過(guò)程就是污染物在陽(yáng)極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì),從而達(dá)到削減、去除污染物的目的。陰極過(guò)程就是污染物在陰極表面還原而得以去除,主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。
這一陰極過(guò)程,又可稱為電化學(xué)還原,是利用不銹鋼陰極或Ti基鍍Pt電極授予電子,相當(dāng)于還原劑將Cr、Hg等重金屬離子還原沉積出來(lái)。高氧化態(tài)離子還原為低氧化態(tài)(六價(jià)鉻變?yōu)槿齼r(jià)鉻);含氯有機(jī)物還原脫氯,轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒物質(zhì),提高生物可降解性:
R-Cl +H+e →R-H + Cl
間接氧化(間接電解)是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑,使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。間接電解分為可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程??赡孢^(guò)程(媒介電化學(xué)氧化)是指氧化還原物在電解過(guò)程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用。不可逆過(guò)程是指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì),如具有強(qiáng)氧化性的Cl、氯酸鹽、次氯酸鹽、HO和O等氧化有機(jī)物的過(guò)程,還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的中間體, 包括溶劑化電子、·HO、·HO(超氧化氫自由基)、·O(超氧陰離子自由基)等自由基,降解消除水中的氰、酚以及COD、 S等污染物,最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。
對(duì)于陽(yáng)極直接氧化而言,如反應(yīng)物濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)表面反應(yīng)受傳質(zhì)步驟限制;對(duì)于間接氧化,則不存在這種限制。在直接或間接氧化過(guò)程中,一般都伴有析出H或O的副反應(yīng),但通過(guò)電極材料的選擇和電勢(shì)控制可使副反應(yīng)得到抑制。
電化學(xué)氧化法對(duì)于海洋油田廢水、印染廢水、高濃度的滲濾液、富含氨氮和氰的廢水等有機(jī)物濃度高、組分復(fù)雜、難降解物質(zhì)多、色度大的廢水,取得了較好的結(jié)果。電化學(xué)氧化技術(shù)借助具有電化學(xué)活性的陽(yáng)極材料,能有效形成氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基,既能使持久性有機(jī)污染物發(fā)生分解并轉(zhuǎn)化為無(wú)毒性的可生化降解物質(zhì),又可將之完全礦化為二氧化碳或碳酸鹽等物質(zhì)。
電化學(xué)氧化法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單、無(wú)需添加化學(xué)藥劑,同時(shí)可以針對(duì)不同的污染物質(zhì)采用不同的電極材料,以達(dá)到更好的處理效果。它適用于含有難以降解的有機(jī)物、重金屬離子等污染物的工業(yè)廢水處理。但是,電化學(xué)氧化法存在著能耗高、設(shè)備建設(shè)成本高等缺點(diǎn),限制了其在工業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用。