电化学氧化水处理技术研究进展

沈 敏

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

引言

电化学水处理技术同时具备绿色性、高效性及易操作性特点，是推动实现水处理技术绿色生态发展目标，以及实现“碳中和”目标的关键性实践途径。由于某些特殊行业领域和社会生活领域产生的废水具备较为复杂的水质表现状态，需要同时面对生化处理技术、消毒处理技术，以及疾病病原体传播路径阻断技术等难度，客观上更能彰显电化学水处理技术的独特应用价值，并且更能获取到技术研究人员和社会各界公众的充分关注[1-2]。本文从宏观性视角展开阐释分析，电化学氧化水处理技术作为一类较为典型的电化学水处理技术，其主要特点，在于不需要添加使用外源性化学药物制剂，化学反应过程相关条件较为温和，易于开展调节操作和自动化控制操作，以及使用过程较为便捷等。除此之外，电化学氧化水处理技术，还能通过与光催化水处理技术或者是膜处理技术的相互结合，实现对低浓度废水的深层次净化处理技术目标，继而降低污染物的排放数量，实现对污染物的资源化利用技术目标。

1 电化学直接氧化

在电化学氧化水处理技术具体运用过程中，针对废水中包含的有机物质发生的降解化学反应过程集中在阳极位置，且遵照具体执行的技术作用机理的差异，通常将其划分处理成直接氧化技术作用机理以及间接氧化技术作用机理两个具体表现类型[3]。

所谓直接氧化技术过程，通常指的是废水中包含的有机污染物质成分经由吸附作用分布在阳极表面位置，继而借由阳极部分发生的电子转移技术过程，实现对废水中包含的各类污染物的氧化去除技术过程，且此种作用通常在废水中包含的污染物质含量较高条件下发生。

在直接氧化技术过程中，常见的电氧化技术性能指标项目，以及污染物质成分去除技术效果评价指标，包含瞬间电流效率指标（ICE 指标）、电化学氧化指数指标（EOI 指标）、电化学需氧量指标（EOD 指标）、矿化电流效率指标（MCE 指标）、污染物去除效率指标以及污染物矿化率指标。

遵照废水中包含污染物成分具体获取的降解处理程度所具备的差异，通常可以将发生在阳极表面位置的有机污染物氧化技术过程，具体划分成电化学转化技术过程以及电化学燃烧技术过程。所谓电化学转化技术过程，本质上就是要将废水中包含的有毒化学物质，转化处理成低毒化学物质或者是无毒化学物质。而在电化学燃烧技术过程中，通常能够将废水中包含的有机物质成分，完全且彻底地转化处理成CO2和H2O。

在电化学直接氧化技术具体运用过程中，废水中包含的污染物能够直接在阳极位置丧失电子完成氧化过程，继而被具体转化成无毒化学物质、低毒化学物质，以及容易被生物体加以降解的化学物质，甚至在针对污染物实施完全矿化处理条件下，最终实现针对废水的净化处理技术目标。

电化学直接氧化水处理技术，在处理含氰化物、氮元素以及含有酚类物质的废水过程中，发挥着不容忽视的良好作用。

电化学直接氧化水处理技术在具体运用过程中，存在着两个方面的技术缺陷，其一是污染物从废水内部向电极结构发生的迁移过程速度受限；其二是阳极表面钝化过程对直接电氧化技术过程的执行速率具备限制作用。

2 电化学间接氧化

2.1 阳极产生·OH 的电催化氧化的基本原理与实施过程

在电化学间接氧化水处理技术具体运用过程中，羟基自由基·OH 物质形态具备着较强的氧化能力（其标准电势技术参数测定数值为2.80 V），其能够不加选择地将废水中包含的有机性污染物质成分具体氧化分解处理成CO2、H2O，以及无机离子类物质。

最为典型的电化学高级氧化技术过程，涉及能够在阳极表面位置引致生成异相·OH 物质形态的阳极氧化技术过程（AO），以及因进入到液体介质环境中的均相·OH 物质形态引致发生的电芬顿技术过程（electro-Fenton，EF），以及光电芬顿技术过程（photoelectro-Fenton，PEF）。

在上述反应过程中，实际生成的·OH 物质形态能够在电极结构表面位置发生化学吸附技术过程，及物理吸附技术过程。

在化学吸附技术过程具体执行中，通常能够将废水中包含的难以降解处理的有机物质成分，转化处理成能够被生物体加以降解处理的化学物质成分。

而在物理吸附技术过程具体执行中，羟基自由基·OH 物质形态则能够发挥针对污水内部有机化学物质成分的彻底化矿化处理技术目标。

2.2 常见的阳极电极材料

从实际发挥的技术作用角度展开阐释分析，阳极材料的种类，对·OH 物质形态的产生数量，以及具体表现类型发生着深刻影响作用，且还能影响改变电极结构的析氧过电位。

遵照电极材料实际发挥的催化技术性能，通常可以将阳极部分使用的电极材料，具体划分处理成活性电极材料（RuO2-TiO2材料、IrO2-Ta2O5材料、Ti/Pt 材料，以及Carbon and Graphite 材料），以及非活性电极材料（Ti/PtO2材料、Ti/SnO2-Sb2O5材料，以及BDD 材料）。

对于析氧过电位处在较低水平的电极材料而言，其在电解化学反应的发生过程中容易同时发生析氧副反应过程，客观上通常将此类电极称作活性电极。反之，应当将其称作非活性电极。

在活性电极材料的表面位置，通常极易产生和分布一定数量的化学吸附型·OH 物质形态，极板材料在与·OH 物质形态相互作用条件下，能够具体生成超氧化物，继而在针对有机污染物成分发挥电解技术作用过程中，以M/MO 物质作为媒介角色，具体将污染物转化处理成容易被生物体降解利用的化学物质。

在非活性电极材料的表面位置，其能够产生和分布较多数量的物理吸附型羟基自由基M（·OH）物质形态，且此种物质形态能够在水体环境内部呈现出均匀分散状态，能够引致种类多样的有机性化学污染物质发生电化学反应过程，继而支持其实现彻底矿化技术状态。

2.3 主要技术影响因素

在运用电化学技术开展废水处理过程中，应当满足的重要前提条件，在于确保废水能够具备相对充分的电导率。而想要具体实现上述技术控制目标，通常需要针对部分待处理废水添加一定数量比例的电解质类物质。

在针对废水展开技术处理过程中，废水中实际包含的电解质类物质种类，以及实际浓度水平，能够深刻影响电解技术过程中氧化剂物质的产生数量，以及产生种类。

在实际针对待处理废水添加电解质类物质过程中，具体涉及的电解质类物质，包含氯化物、硫酸盐等。

3 结语

综合梳理现有研究成果可知，最近若干年间，伴随着我国城乡居民对环境污染问题重视程度的持续提升，以及材料科学技术和电化学科学技术的持续发展，针对电化学氧化水处理技术开展的研究工作正在呈现出持续深入的变化趋势，且电化学氧化水处理技术在运用过程中能够发挥良好价值。从宏观性视角展开阐释分析，电化学氧化水处理技术在具体运用过程中依然存在着种类多样的具体问题，迫切需要择取和运用适当策略展开解决处置。