化, COD
Cr
降解率达到 93. 9 % 。李玉平等
[ 14]
研究了
锡 铜系电极、镍 磷系电 极、某种稀土 金属电极、碳
钢电极、
石墨电极及镍电极等电极材料对水中低浓
度硝基苯电催化还原过程的影响, 得出不同电极对
硝基苯的降解催化活性、选择性及机理有所不同。
2. 1
催化电极
良好的电催化特性是指电极对所处理的有机物
表现出高的反应速率和好的选择性。到目前为止,
研究 的 电 极 主 要 有: T i/ SnO
2
( T i/ SnO
2
Sb
2
O
5
) ,
T i/ P bO
2
,
T a/ PbO
2
,
T i/ Bi
2
O
5
PbO
2
,
T i/ SnO
2
PdO RuO
2
T iO
2
, WO
x
, BDD( boron doped diamond
thin f ilm elect ro de) , Pt / T i, P t, A u 以及石墨电极和
玻 碳 电 极。 其 中 T i/ SnO
2
( T i/ SnO
2
Sb
2
O
5
) ,
T i/ P bO
2
及 BDD 电极发展前景较好。
二维电极应用最广泛的是 DSA 类氧化物涂层
电极。DSA 类电极的化学和电化学性质随 着氧化
物涂层的组成和制备方法而改变, 可获得良好的稳
定性和催化活性。但是, 二维电极的有效面积小, 传
质效果不佳, 时空产率较低。因此, 有人用拉伸的钛
网作 为 电极 的 基体 来 解 决这 个 问 题。另 一 种 是
BDD 电极, 该电极具有 100 % 的电流转化率、水分
解过电压高且电极的化学稳定性好等特点。在酸性
介质中, 酚的电化学氧化研究结果表明: 当小于水的
分解电位( E< 1. 23 V) 时, 在 BDD 电极表面上发生
直接电子转移反应, 但是由于在电极表面上形成聚
合物膜, 导致电极污染; 当大于水的分解电位( E >
1. 23 V ) 时, 生成活性中间体, 可能是羟基自由基,
发生间接电化学氧化, 可避免电极的污染
[ 15]
。
2. 2
三维电极
三维电极是在传统二维电解槽电极间填充导电
性粒子或其他碎屑状工作电极材料( 如活性炭、二氧
化铅、
金属碳复合电极、
网状玻碳电极等) , 使装填工
作电极材料表面带 电成为第三极。与二维电极 相
比, 它能使单位电解槽电极面积增大, 且因粒子间距
小, 物质传质效果极大改善, 因此具有较高电流效率
和单位时空产率, 从 而加快电催化 氧化反应速率。
三维电极按照粒子极性分为单极性和复极性。单极
性床填充阻抗较小的粒子材料, 当主电极与导电粒
子接触时, 粒子带电两电极间通常有隔膜存在; 复极
性床一般填充高阻抗粒子材料, 无需隔膜, 粒子间及
粒子与主电极间不导电, 因而不会短路。按粒子材
料填充方式分为固定方式和流动方式。
许文林等
[ 16 17]
通过实验和理论研究提出了单极
性固定床的理论模型, 并通过实验证实了该模型的
结论。而复极性固定床电极, 反应器内部固液界面
的几何形状非常复 杂, 电流、电位分布 计算十分困
难, 因此通常采用宏观模型; 然而, 无论理论计算还
是实验结果都显示出其电流、
电位分布的不均匀性。
从反应器的形状结构来看, 平板槽的电位分布优于
圆柱槽的, 原因是平板槽中电极间的电力线相互平
行。但是圆柱槽对称性好, 出现死角的几率小, 因此
传质效果比平板槽的好。Kr ey sa G 等
[ 18]
对圆柱型
固定床电极槽进行不同组合方式的实验, 根据实验
得出的结果绘制出模型曲线, 并得出主阳极居中, 主
阴极固定在圆筒内壁效果较好。虽然固定床电极还
存在许多有待解决的问题, 但是相比传统的二维电
极, 其处理效果非常明显。
3
电化学复合技术的应用
采用电化学与其他技术相结合的方法, 使废水
得到更经济、更高效的处理, 并且使电化学技术的应
用得到推广。陈日耀等
[ 19]
采用阴、阳离子双隔膜三
室电解槽, 将 Fento n 氧化法与电渗析技术相结合,
考察了其对垃圾渗滤液中氨氮和 COD
Cr
的去除。结
果表明: 垃圾渗滤液中氨氮的质量浓度在 6 h 后可
降至 200 mg / L 以 下, COD
Cr
的质 量浓度由 原来的
2 248 mg / L 降至 127 mg/ L, 达标排放; 并且在实验
过程中, 双极膜经多次使用运行状况稳定。冯晓静
等
[ 20]
对制浆造纸废水采用电化学 固定化微生物联
合技术进 行实验研究, COD
Cr
的质量浓度 从 368~
394 m g/ L 降到 32~ 39 m g/ L , 实现了废水的深度处
理。T rabelsi F 等
[ 21]
采用超声波电化学法处理含酚
废水, 苯酚降解率达 95 % , 主要是因为超声波能大
大提高电解速率。
4
展望
电化学反应的进行与所涉及到的废水的性质有
关, 对于不同来源的废水, 其处理机理及影响因素不
同。因此, 关于电化学反应机理的研究是今后的重
点。另外, 随着化工和材料方面的研究, 新型的电极
材料和针对某种特定废水的电化学反应器的研制是
一个具有潜力的研究领域。
参考文献
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[ 1 ]
庞娟 娟. 电解 法 处理 采油 废水 的研 究 [ J ] . 电 力 环境 保 护,
2008, 24( 1) : 57 60.
[ 2 ]
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in elect rochemical oxidat ion t reat men t of land f ill leachat e[ J ] .
Wat er R esear ch, 1995, 29( 2) : 671 678.
9
2011 年 3 月
电镀与环保
第 31 卷第 2 期( 总第 178 期)