近代化學工業(yè)的飛速發(fā)展使廢水中有機物的種類越來越多,治理其中毒性大,濃度高且難以生化降解的有機廢水已成為當前國內外水處理研究的熱點. 近年來,深度氧化技術作為治理此類有機污染物的一條重要途徑受到了人們的廣泛關注,該技術主要是通過氧化性*的•OH、[O]、Ｏ３、H2O2 氧自由基與有機物之間的加合、取代和電子轉移等使污染物礦化. 目前•OH 自由基產生的主要方法有化學氧化法、電化學方法、光氧化及超聲法,其中以電化學產生•OH 自由基的方法倍受青睞. 由于該方法在廢水深度氧化工藝具有比較容易控制,易建立密閉性循環(huán)和無二次污染等優(yōu)點,可望發(fā)展成為一項體現(xiàn)“綠色"特征的高效有機廢水處理新技術. 目前,相關的研究多僅局限于二維平板電極,這種傳統(tǒng)的平板電極由于比表面積比小,傳質問題未能根本解決,電流效率低,能耗高,故未能在實際中得到普遍應用. 相比之下,三維電極因其比表面積體比大,離子間距離小,傳質效果好,以此而設計的電化學反應器在電有機合成和含金屬離子處理等方面已經有成功的應用案例.
但有關三維電極電致•OH 自由基及其在有機廢水處理中的應用在我們浙江高難度污水處理設備運行之前尚未見報道.
　　我們系統(tǒng)的對電致•OH、[O]、Ｏ３、H2O2 氧自由基的三維電極電化學反應器及其機理進行了深度探索研究. 對難降解的有機廢水處理反應器進行了優(yōu)化設計和工藝調整。

（二）、三維電解電極設備研究內容
１、印染廢水：具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質變化大。
２、皮革廢水：COD含量高，色度深、重金屬含量高、毒性大。
３、制藥廢水：毒性大，COD含量高，固體懸浮物多，極難生化等特點。屬難處理的工業(yè)廢水。

二、 三維電解機理
1、三維電極反應器
　　如圖1 所示,實驗裝置是一個長方型的單室三維電極電化學反應器. 它主要由兩個平板電極(陽極和陰極) ,粒子電極,壓縮空氣和槽體組成. 起饋電極作用的平板陽極為ＤＳＡ電極,陰極為不銹鋼電極。粒子電極為一種高效、無毒和廉價的顆粒狀材料,它們作為工作電極被填充在兩個平板電極間形成三維電級. 糟體由PVC 材料焊結而成. 壓縮空氣通過反應器底部的多孔板向該反應器


三維電解電極設備示意圖

2、三維電極電化學反應器的反應機理
　　在三維電極電化學反應器中,羥基自由基是按照以下電化學反應機理產生的:
　O2 + 2H+ + 2e vH2O2 (1)
　H2O2 + Fe2 + vHO•+ HO - + Fe3 + (2)
　   Fe3 + + e vFe2 + (3)
　　首先,氧在陰極上通過兩電子還原產生過氧化氫,生成的過氧化氫迅速與溶液中存在的Fe2 + 反應產生•OH 和Fe3 + . 由于Fe3 + 的還原電位較O2 的初始還原電位正,因此Fe3 + 可在陰極上于O2 的還原過程中還原再生為Fe2 + . 以上反應所需的氧由通過反應器的壓縮空氣提供.
　　實驗表明,分子氧在電氧化過程中起了很大作用,一方面通過捕獲電子產生過氧化氫,另一方面,增加了•OH 自由基和其它反應物的傳質效應. 由于•OH 自由基的壽命很短,難以直接檢測其ESR 信號,故本文采用自旋捕獲技術進行測定. 所使用的•OH 自由基捕獲劑為DMPO,它能與•OH 自由基作用生成壽命較長的氮氧自由基加合物.吻合,證明了本實驗所用的三維電極反應器確實能夠電致•OH 自由基.
　　因在酸性條件下,O2 更容易還原產生H2O2 ,加上Fe2 + 的存在,H2O2 轉化為•OH 自由基的速率加快,去除隨之提高,亦即在酸性條件下效果更佳.處理時間對去除率的影響表現(xiàn)為隨著處理時間的延長,去除率逐漸提高,在60 min 內,去除率達到90 %以上.