8種電化學(xué)水處理方法

導(dǎo)語：

       世間萬物，都是有一利就有一弊。社會的進步和人們生活水平的提高，也不可避免地對環(huán)境產(chǎn)生污染。廢水就是其中之一。隨著石化、印染、造紙、農(nóng)藥、醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金、食品等行業(yè)的迅速發(fā)展，世界各國的廢水排放總量急劇增加，且由于廢水中含有較多的高濃度、高毒性、高鹽度、高色度的成分，使其難以降解和處理，往往會造成非常嚴(yán)重的水環(huán)境污染。

       為了處理每天大量排出的工業(yè)廢水，人們也是蠻拼的。物、化、生齊用，力、聲、光、電、磁結(jié)合。今天筆者為您總結(jié)用“電”來處理廢水的電化學(xué)水處理技術(shù)。

       電化學(xué)水處理技術(shù)，是指在電極或外加電場的作用下，在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，通過一定的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程或物理過程，對廢水中的污染物進行降解的過程。電化學(xué)系統(tǒng)設(shè)備相對簡單，占地面積小，操作維護費用較低，能有效避免二次污染，而且反應(yīng)可控程度高，便于實現(xiàn)工業(yè)自動化，被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)。

電化學(xué)水處理的發(fā)展歷程

1799年

       Valta制成Cu-Zn原電池，這是世界上第一個將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。

1833年

       建立電流和化學(xué)反應(yīng)關(guān)系的法拉第定律。

19世紀(jì)70年代

       Helmholtz提出雙電層概念。任何兩個不同的物相接觸都會在兩相間產(chǎn)生電勢，這是因電荷分離引起的。兩相各有過剩的電荷，電量相等，正負(fù)號相反，相互吸引，形成雙電層。

1887年

        Arrhenius提出電離學(xué)說。

1889年

       Nernst提出電極電位與電極反應(yīng)組分濃度關(guān)系的能斯特方程。

1903年

       Morse和Pierce把兩根電極分別置于透析袋內(nèi)部和外部溶液中，發(fā)現(xiàn)帶電雜質(zhì)能迅速地從凝膠中除去。

1905年

       提出Tafel 公式，揭示電流密度和氫過電位之間的關(guān)系。

1906年

       Dietrich取得一個電絮凝技術(shù)的專利，專門有人和公司對電絮凝過程進行改進和修正。

1909年

       Harries（美國）取得電解法處理廢水的專利，它是利用自由離子的作用和鋁作為陽極。

1950年

       Juda首次試制成功了具有高選擇性的離子交換膜，這促使電滲析技術(shù)進入了實用階段，奠定了電滲析的實用化基礎(chǔ)。電滲析首先被用于苦咸水的化，而后逐步擴大到海水淡化和制取工業(yè)純水的應(yīng)用中。

20世紀(jì)50年代

       Bochris等發(fā)展的電極過程動力學(xué)，為今后半導(dǎo)體電極過程特性研究和量子理論解釋溶液界面電子轉(zhuǎn)移過程的研究打下理論基礎(chǔ)。

1956年，Holden（英國）利用鐵作為電極來處理河水。

20世紀(jì)60年代初期

       隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電解法開始引起人們的注意。傳統(tǒng)的電解反應(yīng)器采用的是二維平板電極， 這種反應(yīng)器有效電極面積很小，傳質(zhì)問題不能很好地解決。而在工業(yè)生產(chǎn)中，要求有高的電極反應(yīng)速度，所以客觀上需要開發(fā)新型、高效的電解反應(yīng)器。

20世紀(jì)六七十年代

       從俄克拉荷馬大學(xué)研究去除略帶堿性的水中鹽分開始，Y.Oren等研究了電吸附和電解吸附技術(shù)的基礎(chǔ)理論、參數(shù)的影響和對多種候選電極材料的評價。

1969 年

       Backnurst等提出流化床電極(FBE) 的設(shè)計。這種電極與平板電極不同，有一定的立體構(gòu)型，比表面積是平板電極的幾十倍甚至上百倍，電解液在孔道內(nèi)流動，電解反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)過程得到很大的改善。

1972年

       Fujishima和Honda報道了在光電池中光輻射Ti02可持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)，標(biāo)志著光催化氧化水處理時代的開始。

1973年

       M.Fleischmamm與F.Goodridge等研制成功了雙極性固定床電極(BPBE)。內(nèi)電極材料在高梯度電場的作用下復(fù)極化，形成雙極粒子，分別在小顆粒兩端發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，每一個顆粒都相當(dāng)于一個微電解池。由于每個微電解池的陰極和陽極距離很小，遷移就容易實現(xiàn)。同時，由于整個電解槽相當(dāng)于無數(shù)個微電解池串聯(lián)組成，因此效率大大提高。

20世紀(jì)七十年代

       前蘇聯(lián)科研人員將鐵屑用于印染廢水的處理，從此微電解法開始應(yīng)用到廢水治理中。

1976年

       Asovov等人（前蘇聯(lián)）利用電絮凝法處理石化廢水。1977年，Osipenko等人（前蘇聯(lián)）利用電絮凝法處理含鉻廢水。

20世紀(jì)80年代

       為克服傳統(tǒng)芬頓法的缺點，提高水處理效果而發(fā)展起來的一項新技術(shù)——電芬頓技術(shù)問世。

1983年

       Weintraub等人（美國）利用電絮凝法處理含油廢水。

20世紀(jì)90年代

       電極材料選擇及電極結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心技術(shù)突破。加利福尼亞州的勞倫斯利佛莫爾國家實驗室、Mark Andelman等進行了除鹽試驗的中試工作，取得了較好的試驗效果。 電吸附技術(shù)在國內(nèi)的研究起步比較晚。陳福明、尹廣軍等1999年報道了用多孔大面積電極去除水中離子的方法，并對電吸附進行了一系列的理論和實驗研究。

21世紀(jì)以來

       2002年，Cardia（澳大利亞）取得去除放射性核素和氰化物的專利。電絮凝技術(shù)的發(fā)展已進入一個強產(chǎn)業(yè)化的過程，包括解決電化學(xué)反應(yīng)槽的設(shè)計、電極除污、能給、操作條件、提供最佳配套設(shè)施等關(guān)鍵問題。

電吸附技術(shù)模型處理和系統(tǒng)化應(yīng)用。Sang Hoon等建立了電吸附模型，研究了電吸附模塊的吸附潛能，并對模塊的設(shè)計參數(shù)和運行中的操作條件進行了研究。Wegemoned等建立了一套實驗室模型。用該模型處理TDS（溶解性固體總量，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多）為1000mg／L的工業(yè)循環(huán)冷卻水，出水TDS達(dá)到10mg／L。

       電化學(xué)水處理技術(shù)包括電絮凝-電氣浮法、電滲析、電吸附、電芬頓、電催化高級氧化等技術(shù)，種類繁多，各自都有適用的對象和領(lǐng)域。

01電絮凝-電氣浮法

       電絮凝法，實際上就是電氣浮法，因為絮凝的過程也伴隨著氣浮的發(fā)生，因此可合稱為“電絮凝-電氣浮法”。

       該法通過外電壓作用下，產(chǎn)生的可溶性陽極產(chǎn)生陽離子體，陽離子能夠?qū)δz體污染物發(fā)生凝聚效應(yīng)。同時，陰極在電壓作用下的析出大量氫氣，氫氣在上浮的過程中能夠?qū)⑿躞w上浮，電凝聚法就這樣通過陽極的凝聚和陰極的絮體上浮實現(xiàn)污染物的分離和水的凈化。

以金屬為溶解性陽極(一般為鋁或鐵)，在電解時產(chǎn)生的Al3+或Fe3+離子生成電活性絮凝劑，來壓縮膠體雙電層使其脫穩(wěn)，以及吸附架橋網(wǎng)捕作用來實現(xiàn)的：Al -3e→ Al3+或 Fe-3e→Fe3+

Al3++3H2O→Al(OH)3 +3H+或4 Fe2++O2+2H2O→4 Fe3++4OH-

一方面形成的電活性絮凝劑M(OH)n，被稱為可溶性多核羥基配合物，作為混凝劑能快速有效地凝聚污水中的膠體懸浮物(細(xì)微油珠和機械雜質(zhì))并“架橋”聯(lián)接，凝成 “大塊”而加速分離.另一方面膠體在Al鹽或Fe鹽等電解質(zhì)作用下壓縮雙電層，因庫侖效應(yīng)或凝結(jié)劑的吸附作用，導(dǎo)致膠體凝聚而實現(xiàn)分離，發(fā)生電絮凝劑。雖然電活性絮凝劑的電化學(xué)活性(壽命)僅幾分鐘，但對雙電層電位差影響極大，即對膠體粒子或懸浮微粒的凝聚作用極強。因而，其吸附能力與活度，比加入鋁鹽試劑的化學(xué)方法高得多，且用量少，成本低，不受環(huán)境、水溫及生物雜質(zhì)的影響，亦不會發(fā)生鋁鹽與水的氫氧化的副反 應(yīng)，因而所處理污水的酸堿度范圍就較寬。

       另外，陰極表面釋放出的細(xì)小氣泡加速了膠體的碰撞和分離過程.陽極表面的直接電氧化作用和Cl-轉(zhuǎn)化成活性氯的間接電氧化作用對水中溶解性有機物和還原性無機物有很強的氧化能力，陰極釋放出的新生態(tài)氫和陽極釋放出的新生態(tài)氧具有較強的氧化還原能力。

       因此，電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進行的化學(xué)過程是及其復(fù)雜的。在反應(yīng)器中同時發(fā)生了電絮凝、電氣浮和電氧化過程，水中的溶解性膠體和懸浮態(tài)污染物在混凝、氣浮和氧化作用下均可以得到有效轉(zhuǎn)化和去除。

02電沉積水處理技術(shù)

       利用電解液中不同金屬組分的電勢差，使自由態(tài)或結(jié)合態(tài)的溶解性金屬在陰極析出。電沉積水處理法根據(jù)這種原理，能夠?qū)U水中的金屬離子通過這種無害的反應(yīng)收回，非常綠色環(huán)保。通過電沉積法進行污水處理的關(guān)鍵在于選擇適宜的電勢。無論金屬處于何種狀態(tài)，均可根據(jù)溶液中離子活度的大小，由能斯特方程確定電勢的高低，同時溶液組成、溫度、超電勢和電極材料等也會影響電沉積過程。因此，電沉積法水處理設(shè)備的核心往往在于設(shè)計合理高效的新型電極結(jié)構(gòu)電解槽。這樣，就能夠水體中的不同污染物和不同生產(chǎn)狀況，選擇不同的電解槽進行處理。

03電化學(xué)氧化

       廣義的電化學(xué)氧化實際上就是指電化學(xué)的整個過程，是根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理，在電極上發(fā)生直接或者間接的電化學(xué)反應(yīng)，從而將污染物從廢水中減少或去除。

       而狹義的電化學(xué)氧化是特指陽極過程，在電解槽中放入有機物的溶液或懸浮液，通過直流電，在陽極上奪取電子使有機物氧化或是先使低價金屬氧化為高價金屬離子，然后高價金屬離子再使有機物氧化的方法。通常，有機物的某些官能團具有電化學(xué)活性，通過電場的強制作用，官能團結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變了有機物的化學(xué)性質(zhì)，使其毒性減弱以至消失，增強了生物可降解性。

       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，又可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(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Cr6+、Hg2+等重金屬離子還原沉積出來。高氧化態(tài)離子還原為低氧化態(tài)（六價鉻變?yōu)槿齼r鉻）；含氯有機物還原脫氯，轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(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程和不可逆過程?？赡孢^程（媒介電化學(xué)氧化）是指氧化還原物在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有強氧化性的Cl2、氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3等氧化有機物的過程，還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強氧化性的中間體， 包括溶劑化電子、·HO、·HO2（超氧化氫自由基）、·O2-（超氧陰離子自由基）等自由基，降解消除水中的氰、酚以及COD、 S2-等污染物，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

       對于陽極直接氧化而言，如反應(yīng)物濃度過低會導(dǎo)致電化學(xué)表面反應(yīng)受傳質(zhì)步驟限制;對于間接氧化，則不存在這種限制。在直接或間接氧化過程中，一般都伴有析出H2 或O2 的副反應(yīng)，但通過電極材料的選擇和電勢控制可使副反應(yīng)得到抑制。

       電化學(xué)氧化法對于海洋油田廢水、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)活性的陽極材料，能有效形成氧化能力極強的羥基自由基，既能使持久性有機污染物發(fā)生分解并轉(zhuǎn)化為無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)。

04微電解法水處理技術(shù)

       20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)的科學(xué)工作者把鐵屑用于印染廢水的處理，從此微電解法開始應(yīng)用到廢水治理中。而我國從20 世紀(jì)80 年代開始這一領(lǐng)域的研究。隨著研究的深入，鐵碳微電解法處理廢水的工藝也日趨成熟。在難降解工業(yè)廢水的處理技術(shù)中，微電解技術(shù)正日益受到重視，并已在工程實際中得到廣泛應(yīng)用。

       微電解法原理同樣比較簡單，是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進行處理的工藝。該法使用廢鐵屑為原料，無需消耗電力資源，具有“以廢治廢” 的意義。具體來講，微電解法的內(nèi)電解柱內(nèi)的往往使用廢鐵屑和活性炭等材料作為填充物，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有較強還原性的Fe2+離子，能夠?qū)U水中某些具有氧化性質(zhì)的成分還原；另外可以利用Fe(OH)2絮凝性進行水處理；活性C具有吸附作用，可吸附有機物及微生物；因此，微電解法就是通過鐵-碳構(gòu)成的原電池產(chǎn)生微弱電流，對微生物的生長和代謝具有刺激作用。內(nèi)電解水處理法的最大優(yōu)點在于不消耗能源，而且該方法能夠?qū)⑽鬯械亩喾N污染成分和色度去除，同時能提高難降解物的可生化性。微電解水處理技術(shù)一般作為其他水處理技術(shù)的預(yù)處理法或者補充方法結(jié)合使用，從而提高廢水的可處理性和可生化性。但與此同時，微電解水處理法也有缺點，最大的缺點是反應(yīng)速度比較慢，反應(yīng)器易阻塞，處理高濃度廢水比較困難。

       鐵碳微電解技術(shù)作為一種新的廢水處理手段最初應(yīng)用于印染廢水的處理，并取得良好的效果。另外在對造紙廢水、制藥廢水、焦化廢水、高鹽度有機廢水和電鍍廢水、石油化廢水、農(nóng)藥廢水及含砷含氰廢水的治理等眾多富含有機物的廢水處理中也有大量研究與應(yīng)用。在有機廢水的處理當(dāng)中，通過新生態(tài)的亞鐵離子還原有機物中的氧化性基團有吸附、絮凝、絡(luò)合和電沉積等作用，微電解法不但可以去除其中有機物、還可以去除COD及提高可生化性，為進一步處理創(chuàng)造條件。

在實際應(yīng)用中，鐵碳微電解法體現(xiàn)出了其較大的優(yōu)勢，前景較好，但同時也存在板結(jié)、pH 調(diào)節(jié)等問題，這些問題都限制了該工藝的進一步發(fā)展，這需要我們環(huán)境工作者做進一步的研究，為鐵碳微電解技術(shù)處理大規(guī)模的工業(yè)廢水創(chuàng)造更為有利的條件。

05電滲析水處理技術(shù)

       電滲析（ED）是在直流電場作用下，利用半透膜的選擇透過性，溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子（如離子）透過膜定向遷移，從水溶液和其他不帶電組分中分離出來，從而實現(xiàn)對溶液的濃縮、淡化、精制和提純的目的。目前電滲折技術(shù)己發(fā)展成一個大規(guī)模的化工單元過程，在膜分離領(lǐng)域占有重要地位。廣泛應(yīng)用于化工脫鹽，海水淡化，食品醫(yī)藥和廢水處理等領(lǐng)域，在某些地區(qū)已成為飲用水的主要生產(chǎn)方法，具有能量消耗少，經(jīng)濟效益顯著；預(yù)處理簡便，設(shè)備經(jīng)久耐用；裝置設(shè)計與系統(tǒng)應(yīng)用靈活，操作維修方便，工藝過程潔凈，藥劑耗量少，不污染環(huán)境，裝置使用壽命長，原水的回收率高（一般能達(dá)到65～80%）等優(yōu)點。

       常見的電滲析技術(shù)有填充床電滲析（EDI，又稱電脫離子法）；倒極電滲析（EDR）；液膜電滲析（EDLM；高溫電滲析；卷式電滲析；無極水電滲析技術(shù)等。

       電滲析可用于電鍍廢水、重金屬廢水等的處理，提取廢水中的金屬離子等，既能回收利用水和有用資源，又減少了污染排放。萬詩貴等自制離子膜電解槽研究了銅生產(chǎn)過程中鈍化液處理的可行性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不僅可以回收其中的銅和鋅，而且將Cr3+氧化成Cr6+，再生了鈍化液。K.N.Njau則利用膜電解從鍍鎳廢液中電沉積出鎳。電滲析法與離子交換法結(jié)合從酸洗廢液中回收重金屬和酸的工藝已在工業(yè)上應(yīng)用。王方設(shè)計的以陽樹脂為主的陰、陽樹脂分層填充的電去離子裝置，對重金屬廢水進行處理，可以實現(xiàn)重金屬廢水的回收和利用，達(dá)到閉路循環(huán)和零排放。電滲析還可以用于堿性廢水及有機廢水的處理。污染控制與資源化研究國家重點實驗室對采用離子膜電解法對處理環(huán)氧丙烷氯醇化尾氣堿洗廢水進行了研究。在電解電壓5.0V時，循環(huán)處理3h，廢水COD去除率可達(dá)78%，廢水中堿回收率可達(dá)73.55%，為后續(xù)生化單元起到良好的預(yù)處理作用。齊魯石油化工公司利用電滲析法處理高濃度復(fù)合有機酸廢水，濃度為3%～15%，無廢渣及二次污染，得到的濃溶液含酸20%～40%，可以回收處理，廢水中含酸量可降至0.05%～0.3%。川化股份有限公司采用特殊電滲析裝置處理冷凝廢水，最大處理量為36t/h，濃水中硝酸銨體積百分比含量為20%，回收率達(dá)96%以上，合格淡水排放水中氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量≤40mg/L。

06電吸附

       電吸附技術(shù) (EST)，又稱電容性除鹽技術(shù)，是20世紀(jì)六七十年代開始理論研究，90年代末逐漸應(yīng)用的一項新型水處理技術(shù)，它是基于電化學(xué)中的雙電層理論，利用帶電電極表面的電化學(xué)特性來實現(xiàn)水中離子的分離，進而去除的目的。

       電吸附技術(shù)水處理過程中，水中的鹽大多是以陰陽離子（或稱正負(fù)離子）的形式存在。所謂“電化學(xué)中的雙電層理論”，就相當(dāng)于在水中安裝一個平板電容，通過施加外加電壓形成靜電場，兩個電極板分別帶正負(fù)電荷，強制離子向帶有相反電荷的電極板上移動，陰離子向正極板移動并聚集，陽離子向負(fù)極板移動并聚集，這樣使水體本身鹽度降低，實現(xiàn)了除鹽的效果。

電吸附工作原理

       原水從一端進入由兩電極板相隔而成的空間，從另一端流出。原水在陰、陽極之間流動時受電場的作用，水中離子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附離子的增多，離子在電極表面富集濃縮，最終實現(xiàn)鹽分與水的分離，獲得淡化的水。

電吸附技術(shù)在水處理行業(yè)，可以用于以下領(lǐng)域：

       1、生活飲用水深度凈化處理——去除過量的無機鹽類，如鈣、鎂、氟、砷、鈉、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，甚至使一些因無機鹽類超標(biāo)的水源得以有效利用；

        2、市政或工業(yè)污水回用處理——對于COD及含鹽量較高的工業(yè)廢水，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)因COD高而影響鹽分的去除，電吸附技術(shù)抗污染性能較強，表現(xiàn)出一定的去除COD的能力，故可以不受其影響，除去污水中的高鹽分；

        3、工業(yè)用水除鹽處理——紡織印染、輕工造紙、電力化工、冶金等行業(yè)都需要大量的除鹽水或純水作為工藝用水）；

        4、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補水預(yù)處理——降低補水含鹽量，可以改善水質(zhì)，以利進一步提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，減少補水量和排污水量；

        5、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水再生回用——經(jīng)過除鹽處理的排污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)替代新鮮補水，可以減少新水消耗和污水排放量，進一步提高循環(huán)水的循環(huán)利用率；

        6、苦咸水淡化等領(lǐng)域，苦咸水淡化乃至海水淡化將是EST技術(shù)的下一個更加誘人的應(yīng)用領(lǐng)域。

07光電化學(xué)氧化

       光化學(xué)氧化法應(yīng)用可降解污染物的途徑，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學(xué)氧化過程。前者多采用氧和過氧化氫作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解。后者又稱光催化氧化，一般可分為均相和非均相催化兩種類型。非均相光催化降解中較常見的是在污染體系中投加一定量的光敏半導(dǎo)體材料，同時結(jié)合一定量的光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生“電子-空穴”對，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與“電子-空穴”作用，并儲存多余的能量，使得半導(dǎo)體粒子能夠克服熱動力學(xué)反應(yīng)的屏障，作為催化劑使用，進行一些催化反應(yīng)，產(chǎn)生•HO等氧化性極強的自由基，再通過與污染物之間的羥基加和、取代、電子轉(zhuǎn)移等使污染物降解。

       光化學(xué)氧化法包括光敏化氧化，光激發(fā)氧化，光催化氧化三種工藝，光化學(xué)氧化法是在化學(xué)氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應(yīng)在速率和氧化能力上比單獨的化學(xué)氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術(shù)。光氧化法可以用紫外光為輻射源，同時水中需預(yù)先投入一定量氧化劑如過氧化氫，臭氧或一些催化劑，對染料等難降解而具有毒性的小分子有機物去除效果極佳，光氧化反應(yīng)使水中產(chǎn)生許多活性極高的自由基，這些自由基很容易破壞有機物結(jié)構(gòu)。

08電芬頓技術(shù)

       電芬頓催化氧化廢水處理設(shè)備主要基于芬頓（fenton）催化氧化技術(shù)原理，是一種高級氧化技術(shù)處理工藝設(shè)備，主要用于高濃度、有毒、有機廢水的降解處理。

        芬頓試劑法是法國科學(xué)家Fenton在1894年發(fā)明的，芬頓試劑反應(yīng)的實質(zhì)是H2O2在Fe2+ 的催化作用下生成羥基自由基（•OH）。電芬頓法的研究始于20世紀(jì)80年代，是為了克服傳統(tǒng)芬頓法的缺點，提高水處理效果而發(fā)展起來的電化學(xué)高級氧化技術(shù)。電芬頓法是利用電化學(xué)方法持續(xù)產(chǎn)生Fe2+和H2O2，兩者產(chǎn)生后立即作用而生成具有高活性的羥基自由基，使有機物得到降解，其實質(zhì)就是在電解過程中直接生成芬頓試劑。電芬頓反應(yīng)的基本原理是溶解氧在適合的陰極材料表面通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生過氧化氫（H2O2），生成的H2O2能夠與溶液中的Fe2+催化劑反應(yīng)產(chǎn)生強氧化劑羥基自由基（·OH），通過芬頓反應(yīng)產(chǎn)生·OH的過程已被化學(xué)探針測試以及自旋捕獲等光譜技術(shù)所證實。實際應(yīng)用中常利用·OH無選擇性的強氧化能力達(dá)到去除難降解有機物的目的。

O2+2H++2e→H2O2；

H2O2+Fe2+→[Fe(OH)2]2+→Fe3++·OH+OH-，電芬頓技術(shù)主要適用在：垃圾滲濾液原水、濃縮液以及化工、制藥、農(nóng)藥、染料、紡織、電鍍等工業(yè)廢水的預(yù)處理，可與電催化高級氧化設(shè)備聯(lián)用，在去除CODCr的基礎(chǔ)上，大幅提高廢水的可生化性能。垃圾滲濾液原水、濃縮液以及化工、制藥、農(nóng)藥、染料、紡織、電鍍等工業(yè)廢水生化出水的深度處理，可直接將CODCr降至達(dá)標(biāo)排放水平，并可以和〝脈沖電芬頓設(shè)備〞聯(lián)用，降低整體運營成本。

+ 電化學(xué)法水處理應(yīng)用-

1、持久性有機污染物污水的處理技術(shù)

       對于造紙、印染、制藥等行業(yè)廢水，含有機物濃度高、組分復(fù)雜、難降解物質(zhì)多，這些物質(zhì)的處理較為困難。電化學(xué)水處理技術(shù)可有效提高難降解物的可生化性。

       處理過程中陽極表面能起到吸附、催化、氧化等多種轉(zhuǎn)化功能。氧化能力極強的羥基自由基能夠甚至能夠使使持久性有機污染物發(fā)生分解，高效的將其轉(zhuǎn)化為無毒的、容易講解的物質(zhì)。該方法還能夠?qū)⒊志眯杂袡C污染物徹底生成二氧化碳或碳酸鹽等物質(zhì)。

在實際應(yīng)用中，考慮到廢水電導(dǎo)率很低，為了增強溶液導(dǎo)電性，一般還需要加入強電解質(zhì)(如氯化鈉、硫酸鈉)，從而提高處理效率和處理質(zhì)量。

2、 酚類污染廢水的電化學(xué)處理技術(shù)

       煉焦、煉油、造紙、塑料、陶瓷、紡織等工業(yè)產(chǎn)生的酚類有機污染物廢水中含苯酚和其衍生物等芳香族化合物，處理一般較為復(fù)雜，且效率不高。同時含酚廢水的來源廣、污染重。通過電化學(xué)氧化水處理技術(shù)，能夠?qū)@類污水進行有效處理。影響含酚廢水的處理的因素包括苯酚初始濃度、廢水pH值、電流密度、支持電解質(zhì)種類等。周明華等以經(jīng)氟樹脂改性的β-PbO2為陽極，處理含酚模擬廢水，在電壓為7.0 V，pH值為2.0的條件下，其COD可降至60mg/L以下，揮發(fā)酚可完全去除。

3、 硝基苯類化合物污染廢水的電化學(xué)處理技術(shù)

       醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、炸藥及其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生含硝基苯類化合物的廢水。硝基苯類化合物屬于生物難降解物質(zhì)，在污水處理中具有較大的難度。提出用電化學(xué)催化系統(tǒng)處理此類廢水，能夠達(dá)到良好的效果。一般以形穩(wěn)性陽極（金屬陽極），對模擬硝基苯廢水進行處理。在已有的相關(guān)實驗結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，在選擇合適的電流密度為后硝基苯類化合物的去除率非常客觀，甚至能夠達(dá)到90%以上。因此，利用電化學(xué)法對此類污水進行處理具有良好的應(yīng)用前景。

4、 重金屬離子廢水的電化學(xué)法處理

       重金屬主要指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(As)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎳(Ni)等。采礦、冶金、化工等行業(yè)是水體中主要的人為污 染源。重金屬在食物鏈中的過量富集會對自然環(huán)境和人體健康造成很大的危害，因此重金屬離子廢水的處理一直是科學(xué)家關(guān)注的熱點。電化學(xué)法在此類廢水的處理領(lǐng)域也有較多的探索和應(yīng)用，主要的應(yīng)用方法是電沉積法。電沉積法的三維電極與傳統(tǒng)的二維電極相比具有明顯的優(yōu)勢，三維電極能夠增加電解槽的面體比，同時增大物質(zhì)傳質(zhì)的速度，提高電流效率和處理效果。在實際中，利用三維電極處理含銅離子和汞離子污染的重金屬廢水取得過較好的效果。

5、 電化學(xué)與其他方法相結(jié)合的廢水處理方法

        電化學(xué)水處理法同樣能夠與其他方法結(jié)合使用，從而大大提高污水處理的效率和處理質(zhì)量，這是學(xué)界研究的重點方向。研究較多的主要是電化學(xué)法與生物法結(jié)合后的污水處理技術(shù)。將這兩種方法進行結(jié)合后，水中的多種污染物能在生物技術(shù)和電化學(xué)技術(shù)的共同處理中，被有效的降解和處理。值得一提的是，電化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的微弱的電流，能夠有效刺激微生物的代謝活動，從而促進生物處理的效率。因此，這兩種方法的結(jié)合在處理難生物降解污水、電解不徹底的廢水處理等方面具有其他方法不可比擬的優(yōu)點。