1 電催化氧化廢水處理方案原理

　　電催化氧化(Electrochemical Catalytic Oxidation， ECO)是利用具有催化性能的金屬氧化物電極，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基或其它自由基和基團(tuán)攻擊溶液中的有機(jī)污染物，使其*分解為無害的 H2O 和 CO2 的綠色化學(xué)技術(shù)〔1〕。這種降解途徑使有機(jī)物分解更加*，不易產(chǎn)生毒害中間產(chǎn)物。 在反應(yīng)中， 電子是主要反應(yīng)試劑 ，不必添加額外化學(xué)試劑〔2〕，是指在外加電場或電壓的作用下，通過化學(xué)及物理作用達(dá)到凈化水中污染物的處理技術(shù)。電催化氧化技術(shù)產(chǎn)生大量活性*的羥基自由基(·OH)，與有機(jī)化合物發(fā)生加合、代替、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使廢水中難降解的大分子有機(jī)物氧化降解成為小分子物質(zhì)，并直接礦化為 CO2 和 H2O。根據(jù)有機(jī)物氧化過程中電子轉(zhuǎn)移的方式，電催化氧化可分為直接氧化和間接氧化〔3〕。

　　1.1 直接氧化

　　是指污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化，有機(jī)物的直接電催化氧化分兩類進(jìn)行。

　　(1)電化學(xué)轉(zhuǎn)換，即把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)或把難生化的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生化的物質(zhì)(如芳香物開環(huán)氧化為脂肪酸)，改善 B/C 比，提高的可生化性，以便進(jìn)一步實(shí)施生化處理。

　　(2)電化學(xué)燃燒，即直接將有機(jī)物深度氧化為 CO2。這兩類電化學(xué)反在試驗(yàn)中或工程應(yīng)用中都是同時進(jìn)行的。但電極材料不同，或準(zhǔn)確來說表面涂層材料不同可能決定著兩類反應(yīng)的主次之分。

　　1.1 間接氧化

　　間接電化學(xué)反應(yīng)可利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原劑使污染物轉(zhuǎn)化為無害物，這時產(chǎn)生的氧化還原劑是污染物與電極交換電子的中介體。這種中介體可以是催化劑，也可以是電化學(xué)產(chǎn)生的短壽命中間體。此外，也可以利用O2 在陰極還原為H2O2，而后生成(·OH)，進(jìn)而氧化有機(jī)物，該技術(shù)可用于難生化降解的處理*、苯胺、醛類及等污染物。

　　有機(jī)物進(jìn)行氧化分解的同時，電解析氫析氧副反應(yīng)也在進(jìn)行，使電流效率降低，但通過電極材料的選擇和電位控制可加以防止。

　　1.2 基于以上原理，電催化氧化技術(shù)與其它水處理技術(shù)相比，其具有以下優(yōu)勢：

　　(1)在電場的作用下，新研發(fā)的電極表面呈多孔態(tài)，有效減少了內(nèi)應(yīng)力，電極壽命長，對污染物降解效率高，同時電極無鈍化。

　　(2)適用水質(zhì)廣?？赏瑫r高效去除污水中氨氮、總磷，脫色脫毒效果明顯。

　　(3)與環(huán)境相容性高。電化學(xué)法對污染物去除主要依靠電子，不需要另外增加藥劑，避免由于藥劑帶來的二次污染;另外電化學(xué)對有機(jī)物氧化幾乎無選擇性，可以的減少二次污染。

　　(4)設(shè)備簡單，占地面積少，設(shè)備維護(hù)簡單。

　　(5)不受地理和氣候條件影響。反應(yīng)條件溫和，常溫常壓條件下進(jìn)行，不受氣候影響，適合任何地域使用。

　　(6)時空效率高。優(yōu)化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳質(zhì)效果好，污染物降解反應(yīng)速率大，停留時間僅為幾分鐘至數(shù)十分鐘，因此設(shè)備的占地面積很小，具有很高的時空效率，特別適用于人口擁擠和土地緊張地方使用。

電催化氧化廢水處理方案作用

　　對廢水進(jìn)行電催化氧化，在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，起到如下作用：

　　1. 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，廢水電解產(chǎn)生活性氫與活性氧，活性氫與活性氧有*的氧化還原作用。活性氫對廢水中氧化態(tài)的染色物質(zhì)還原反應(yīng)脫色?；钚匝鯇U水中溶解性有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物變成二氧化碳和水，使之無害化。

　　2. 藥劑在電流作用下，溶解在水中形成初生態(tài)氫氧化物絮體，該絮體有*的吸附作用，能吸附廢水中不溶于水的污染物質(zhì)和膠體物質(zhì)，起到絮凝、吸附作用，達(dá)到凈水效果。

　　3. 經(jīng)高壓電壓與藥劑催化反應(yīng)后，水解產(chǎn)生羥基自由基，在廢水中以較快的速度氧化有機(jī)物質(zhì)，達(dá)到凈水的效果。本設(shè)備集氧化、還原、混凝功能于一體，實(shí)現(xiàn)了多功能化，達(dá)到了設(shè)備極小、效率高、成本低的*技術(shù)指標(biāo)。

　　山東普茵沃潤環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的污水處理電催化氧化設(shè)備特點(diǎn)

　　1. 催化電極使用壽命長。

　　2. 設(shè)備少，控制點(diǎn)少，工藝簡潔，操作簡單。整個氧化段僅需要一臺電催化氧化反應(yīng)器即可。

　　3. 工程投資省，運(yùn)行費(fèi)用低。催化氧化反應(yīng)時間一般在10～30min;

　　4. 在電場的作用下，新研發(fā)的電極表面呈多孔態(tài)，有效減少了內(nèi)應(yīng)力，電極壽命長，對污染物降解效率高，同時電極無鈍化;

　　5. 適用水質(zhì)廣。可同時高效去除污水中氨氮、總磷，脫色脫毒效果明顯。

　　6. 與環(huán)境相容性高。電化學(xué)法對污染物去除主要依靠電子，不需要另外增加藥劑，避免由于藥劑帶來的二次污染;另外電化學(xué)對有機(jī)物氧化幾乎無選擇性，可以減少二次污染。

　　7. 不受地理和氣候條件影響。反應(yīng)條件溫和，常溫常壓條件下進(jìn)行，不受氣候影響，適合任何地域使用。

　　8. 時空效率高。優(yōu)化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳質(zhì)效果好，污染物降解反應(yīng)速率大，停留時間僅為幾分鐘至數(shù)十分鐘，因此設(shè)備的占地面積很小，具有很高的時空效率，特別適用于人口擁擠和土地緊張地方使用。

　　9. 操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運(yùn)行條件的改變，很容易實(shí)現(xiàn)自動化控制;

　　10. 不需要添加任何化學(xué)藥劑，無污泥產(chǎn)生。

　　電催化氧化污水設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域：

　　1. 用于化工醫(yī)藥企業(yè)、鋼鐵焦化企業(yè)、石油煉制、加工企業(yè)的污水處理及其升級改造;

　　2. 用于農(nóng)藥企業(yè)、化肥企業(yè)的污水處理及其升級改造;

　　3. 用于線路板、電鍍企業(yè)的污水處理及其升級改造;

　　4. 用于工業(yè)園區(qū)污水處理廠、垃圾填埋場滲濾液的污水處理及其升級改造;

　　5. 用于應(yīng)急事故及大坑、黑臭水體治理;

　　6. 用于中水回用、*，膜處理前的預(yù)處理，降低COD等污染物濃度，延長膜的使用壽命。

　　7. 用于中水回用、*，膜處理后的再處理，降低COD、氨氮、色度等污染物濃度，使其達(dá)標(biāo)排放和污水的再循環(huán)使用。