電催化氧化技術在化工污染水體治理中的運用

朱雪君 宋曦 趙海俠（濟寧市生態環境局金鄉縣分局，山東濟寧272200）

0 引言

隨著科學技術的進步，我國的工業發展水平也在不斷提升，在推動現代社會發展的同時，也對環境造成了一定的影響，尤其是各種化工生產活動的開展，都會對周圍的水體造成嚴重的污染，破壞城市生態環境，同時也不符合可持續發展戰略。通過電催化氧化技術的應用，可實現對化工污染水體的有效治理，效果顯著，值得推廣。

1 電催化氧化技術原理概述

所謂的電催化氧化技術，就是利用在特定電場作用下產生的各種自由活基進行生產，從而在電極表面分解水體中的有機物。這種活性自由基本身的氧化性能相對較強，而應用電催化氧化技術對化工污染水體進行治理，實際就是借助這種活性自由基對水體當中的有機物進行降解，以此來達到污染治理的目的。該項技術的治理原理就是利用活性基與化工廢水中的有機物進行氧化還原反應，并將各種有機物氧化成H20以及C02，或者是將其降解為分子較小的有機物。而在電解期間，因為電極材料有所不同，其產生的作用方式也會有所差異，其電化學氧化過程主要包括直接和間接兩種方式[1]。

直接式的電化學氧化，是借助陽極和污染物進行氧化還原反應，從而將水體當中的污染程度有效降低，而結合降解程度，可以將這種反應分為電化學轉化以及電化學燃燒，其中前者是將具有毒性的物質向低毒或者是無毒狀態轉化；而后者則是將有機物向H20以及C02轉化。

間接式的電化學氧化，主要是通過電化學反應制造活性基團，以此來進行污染物的處理，使其能夠向無毒物質轉化。在此過程中，活性基團一方面可以當作電子交換介質使用，另一方面可以當作催化劑使用，而且在電化學氧化期間，活性基團能夠產生各種中間體，對水體中的污染物進行氧化，從而將水體中的污染物含量有效降低。除此之外，在進行電解期間，如果有氯離子存在，則會有次氯酸根產生，使得氧化反應會進一步加快。

2 電催化氧化技術應用現狀

現代電催化氧化技術有著較強的氧化能力和還原能力，其不僅成本投入低，而且適應性較強，因此，在醛、烴、醇、酚以及染料等污染物的治理中被廣泛應用，例如，針對含有酚的廢水，可以將碳孔材料當作陽極，在有機廢水從碳孔當中通過時，受到電解反應的影響，其中的酚以及其他有機物會被有效去除。而對于含烴的廢水，吸附法、混凝法、電絮凝法以及電氣浮法較為常用，特別是電絮凝法以及電氣浮法對于污染水體的去油量能夠達到92%-95%，例如當廢水含油量低于150mg/L 時，利用上述方法進行處理，能夠將廢水含油量降低至10mg/L，在此基礎上，應用混凝劑過濾，可以將污水含油量降至0.7mg/L，但如果烴類化合物具有較強的水溶性，則無法獲得良好的治理效果。對于含染料的廢水，可以利用具有不溶性的NaCI電極對其進行電解脫色，與此同時，還可以借助活性炭纖維以及負極性固定床電極對染料廢水進行處理，利用這兩種方法能夠將污水脫色率達到60%-90%[2]。

3 電催化氧化技術在化工污染水體治理中的運用

3.1 處理電鍍廢水

通常在電鍍廢水當中都會含有重金屬離子，如鎘、鎳、鋅以及銅等等，這種廢水不僅會對水環境造成嚴重的污染，還會導致資源浪費的情況，針對這種廢水，可以先進行電滲析，然后進行離子交換，最后再通過電滲析的方式進行處理，借助這種方法一方面可以對重金屬進行高效的回收，另一方面可以將廢水當中的重金屬含量有效降低。除此之外，針對具有較高含鉻量的電鍍廢水，則可以通過電滲法對水中的Cr6+離子進行回收。

例如，某地化工廠在進行廢水處理的過程中，由于廢水當中的重金屬化合物相對較多，包括亞硝酸鈉、銅離子以及鉻離子等，所以，該工廠決定使用電滲析結合離子交換的方式進行治理，其操作如下：第一，使用電滲析法，對廢水當中氧化還原反應較為敏感的金屬離子進行置換；第二，借助離子交換法，進行金屬離子的轉化，使不容易出現化學反應的離子變得更為活躍，容易出現反應；第三，繼續使用電滲析法，對金屬離子進行轉化，使其能夠轉化為金屬，借助這種組合處理工藝，能夠將廢水當中的金屬含量有效降低，確保金屬的有效回收與利用。而利用上述操作，該廠獲得了良好的廢水處理效果[3]。

3.2 處理苯酚廢水

很多有機化工廠在開展工業制造的過程中，經常會使用酚類化合物，但酚本身的毒性較強，可致癌、致畸以及致突變等，如果這些廢水被排到周圍的土壤和水源當中，將會威脅到周圍人員以及動物的生命安全，而且還會對植物生長造成不利影響，所以，國家對于含酚的化工廢水排放具有較高的要求。在對此類廢水進行處理的過程中，對苯酚的PH 值、初始濃度、電解質濃度以及負載電壓加以改變，實現電化學處理，將會獲得最佳的處理效果。而經過諸多試驗表明，將電解質濃度控制在22g/L、pH值設為8,、負載電壓設為5.5V，其治理效果相對較好。

3.3 處理硝基苯廢水

硝基苯化合物含有劇毒，其不僅具有較強的致癌性和致突變性，而且難以進行生物降解，一直以來都是國家嚴格控制的重點內容，針對此類廢水進行處理，也可以應用電催化氧化技術，具體是在電極間填充活性炭，然后對廢水當中的硝基苯進行轉換，使其能夠變為容易進行生物降解的苯胺。

3.4 處理酸性廢水

工廠在進行電鍍操作時，經常會產生大量酸性廢水，且pH值為2-5，如果這種廢水進入到土壤當中，則會對土壤結構造成破壞，影響植物的正常生長，而對于此類廢水，其處理措施同樣可以使用電催化法來實現，通過該方法能夠獲得90%的廢水回收率，而且這種方法不會對堿造成太大的消耗，可以有效降低廢水處理的成本投入[4]。

4 結語

綜上所述，在對化工污染水體進行治理的過程中，應用電催化氧化技術能夠使水體污染情況得到有效的控制，這對于化工企業的可持續發展具有非常重要的意義，因此，化工企業一定要對這種技術保持高度的重視，并對其進行合理的應用，以此來改善化工廢水對水體的污染。