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    難降解廢水電催化處理研究進(jìn)展

    2020-06-22 10:15:38肖羽堂陳苑媚王冠平孫臨泉陳艷芳繆愛(ài)純
    工業(yè)水處理 2020年6期
    關(guān)鍵詞:電催化結(jié)果表明陰極

    肖羽堂,陳苑媚,王冠平,石 偉,孫臨泉,陳艷芳,繆愛(ài)純

    (1.華南師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,廣東廣州510006;2.光大水務(wù)(深圳)有限公司,廣東深圳518000;3.深圳市長(zhǎng)隆科技有限公司,廣東深圳518117)

    難降解廢水〔1〕主 要來(lái)自 垃圾滲 濾液〔2〕、造紙〔3〕、制藥〔4〕、石油煉制〔5〕等行業(yè)的工業(yè)廢水,其成分復(fù)雜,含有有毒有害污染物,且排放量大,若不對(duì)其進(jìn)行有效處理,會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境,危害人體健康。采用傳統(tǒng)的物化法處理難降解廢水,由于存在過(guò)多地添加化學(xué)試劑,容易引發(fā)二次污染;而生化法由于微生物在難降解廢水中容易失活,不宜直接用于處理難降解廢水。此外,廢水中的化學(xué)物質(zhì)是一種巨大的潛在能源物質(zhì),其儲(chǔ)存在高熱焓分子、高能量化學(xué)鍵中,而傳統(tǒng)的物化、生化處理技術(shù)不能將這些能源物質(zhì)有效回收利用。因此,采用傳統(tǒng)的物化、生化技術(shù)處理難降解廢水難以達(dá)到理想的處理效果。

    電催化技術(shù)是利用界面電子得失產(chǎn)生的活性物質(zhì)降解有機(jī)污染物,實(shí)現(xiàn)污水凈化目的。電催化處理技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)無(wú)需外加試劑,可避免二次污染;(2)反應(yīng)條件溫和,常溫常壓下即可發(fā)生反應(yīng)〔6〕;(3)通過(guò)陽(yáng)極去除有機(jī)物,陰極還原重金屬離子、CO2等實(shí)現(xiàn)水體凈化、廢水資源化利用的目的。電催化技術(shù)自20世紀(jì)30年代問(wèn)世,由于電力的阻礙,到20世紀(jì)60年代才開(kāi)始發(fā)展,如今電催化技術(shù)在難降解廢水處理〔7-10〕方面,受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。

    1 電催化機(jī)理及技術(shù)研究進(jìn)展

    1.1 電催化機(jī)理

    電催化包括電催化氧化和電催化還原。(1)電催化氧化:物質(zhì)在陽(yáng)極表面失去電子被氧化或通過(guò)電解產(chǎn)生的活性物質(zhì)如·OH、Cl2等被氧化;(2)電催化還原:物質(zhì)在陰極表面直接或間接還原。在電催化反應(yīng)系統(tǒng)中,電催化氧化和電催化還原是同時(shí)存在的。 Jianping Zou等〔11〕利用電催化技術(shù)處理廢水中的4-硝基苯酚,其采用Co3O4做陽(yáng)極,CuO做陰極,4-硝基苯酚在陽(yáng)極處被SO4·-和·OH氧化,產(chǎn)生的CO2通過(guò)氣體管道在陰極處得到還原,在實(shí)現(xiàn)去除污染物的同時(shí),將CO2還原為液體燃料,提取了能源物質(zhì)。

    在電催化過(guò)程中,通電后的電極會(huì)散發(fā)熱量,導(dǎo)致電極表面溫度高于溶液本身溫度。電極表面溫度上升,可加強(qiáng)分子熱力學(xué)運(yùn)動(dòng),降低溶液黏度,增強(qiáng)·OH的擴(kuò)散,從而提高了氧化能力〔12〕。但電極表面溫度升高也并不總是有利于反應(yīng)的進(jìn)行,如溫度超過(guò)50℃,過(guò)氧化物如過(guò)氧二磷酸會(huì)轉(zhuǎn)化為氧化性較弱的 H2O2〔13〕;同樣地,電極表面溫度升高,氯離子在陽(yáng)極會(huì)被氧化生成氯氣溢出,而不是產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì)次氯酸。

    1.2 影響電催化的關(guān)鍵因素

    1.2.1 陰極材料

    碳基材料、金屬材料等是常用的陰極材料。在電催化過(guò)程中,在陰極發(fā)生電催化還原,主要有重金屬離子回收(Cr6+等)、析氫反應(yīng)等。碳基材料比表面積大,導(dǎo)電性能好,是目前應(yīng)用最廣的陰極材料。賈進(jìn)〔14〕對(duì)N摻雜Mo2C納米片電催化還原產(chǎn)氫進(jìn)行了研究,研究表明,其過(guò)電勢(shì)可達(dá)99 mV。但碳基材料機(jī)械損耗大,且關(guān)于碳基材料對(duì)析氫反應(yīng)的機(jī)理尚待系統(tǒng)研究。針對(duì)傳統(tǒng)碳基材料存在的不足,Kai Meng等〔15〕開(kāi)發(fā)了一種非碳基MoS2-VN/CTAB(CTAB:十六烷基三甲基溴化銨)材料用于電催化產(chǎn)氫,結(jié)果表明,其過(guò)電勢(shì)為83 mV,更容易發(fā)生反應(yīng)。

    陰極的析氫副反應(yīng)會(huì)降低非產(chǎn)氫的電催化效率,因此需要較低的析氫過(guò)電位材料。鉑(Pt)電極析氫電位低,高效穩(wěn)定,但Pt電極昂貴,對(duì)雜質(zhì)敏感,容易被CO等毒化;而鈀(Pd)具有良好的儲(chǔ)氫活化氫性能,因此基于Pd系的材料是電催化還原的發(fā)展方向。P.Gayen 等〔16〕在 TiO2濾膜上沉積 Pd-Cu,并將其用于電催化還原硝酸鹽,結(jié)果表明,硝酸鹽轉(zhuǎn)化率達(dá)67%。童雅婷〔17〕采用制備的Pd-In/Al2O3和Pd/Al2O3電催化還原溴酸鹽,結(jié)果表明,在最佳條件下,溴酸鹽去除率可達(dá)96.37%。

    1.2.2 陽(yáng)極材料

    大部分污染物在陽(yáng)極被氧化分解。陽(yáng)極材料主要有鉑族貴金屬、硼摻雜金剛石(BDD)、金屬氧化物等。

    鉑族貴金屬耐腐蝕、析氧電位高,但價(jià)格昂貴。BDD電極工作電位寬(達(dá)3.5 V),吸附能力弱,不會(huì)造成污染物在電極表面積累,且其不僅能在電極表面電解水產(chǎn)生·OH,而且能夠自旋捕獲·OH,加快污染物的氧化降解。李兆欣等〔18〕比較了BDD、Ti-RuO2-IrO2陽(yáng)極對(duì)垃圾滲濾液中TOC的去除效果,結(jié)果表明,降解6 h后,Ti-RuO2-IrO2電極因產(chǎn)生·OH能力弱,對(duì)TOC的去除率只有20%左右,而B(niǎo)DD電極的TOC去除率達(dá)到了85%。Yandi Lan等〔19〕采用BDD陽(yáng)極降解藥物環(huán)丙沙星,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和建模的方法,揭示了氧原子與·OH反應(yīng)生成強(qiáng)氧化劑的降解機(jī)理;對(duì)電解液的檢測(cè)結(jié)果表明,藥物被完全礦化。但BDD電極造價(jià)昂貴,不能大范圍地推廣使用。

    金屬氧化物電極最初只由金屬氧化物(如SnO2、TiO2、PbO2等)構(gòu)成〔20〕,但研究發(fā)現(xiàn)這類電極機(jī)械損耗大,因此很快被尺寸穩(wěn)定陽(yáng)極(dismensionally stableanodes,DSA)替代。DSA是電極基底采用耐腐蝕金屬材料(如鉑、鈦等),表面涂層使用過(guò)渡金屬氧化物(如RuO2、IrO2等)的一種陽(yáng)極材料,其涂層由1種或2種及以上的金屬氧化物組成。當(dāng)下研究最多的是鈦基金屬氧化物電極。

    常規(guī)的Ti/PbO2中的PbO2雖有良好的導(dǎo)電性、較高的析氧過(guò)電位,但其與基體結(jié)合較差,容易從電極中脫落,且存在浸出Pb的二次污染問(wèn)題。為了解決上述存在的問(wèn)題,學(xué)者們研究了多種改進(jìn)材料的方法。 Chao Tan 等〔21〕在 Ti納米管上沉積 PbO2,相比于傳統(tǒng)的Ti/PbO2,其氧化能力更強(qiáng),去除污染物效果更好。鄭超〔22〕則引入了Ni中間層,增加了電沉積速率,且其與在制備PbO2過(guò)程中添加的稀土Nd3+會(huì)發(fā)生協(xié)同作用,由此制備的Ti/Ni/PbO2電極的苯酚降解率達(dá)89.78%。鄭輝等〔23〕在Ti/PbO2表面摻雜La/Ce,摻雜后的電極表面更加緊致均勻,提高了析氧電位、電流密度,加快了反應(yīng)速度。徐旭東等〔24〕的研究表明,Bi+Cu混合摻雜的Ti/PbO2電極能顯著改善電極表面PbO2晶體性質(zhì),產(chǎn)生·OH的能力更強(qiáng),該電極的COD去除率達(dá)到67.73%。

    1.2.3 粒子電極材料

    尋求適合的陽(yáng)極材料是二維電極的關(guān)鍵,粒子電極的出現(xiàn)降低了對(duì)陽(yáng)極材料的要求,縮短了傳質(zhì)距離,提高了降解速率和電流效率,有效利用了電解空間,為廢水的電催化處理開(kāi)辟一條新渠道。

    粒子電極表面會(huì)產(chǎn)生大量的強(qiáng)氧化物質(zhì),污染物吸附在粒子表面發(fā)生電催化反應(yīng)〔25〕。機(jī)理如圖1所示,通上直流電源,粒子電極因靜電感應(yīng)而帶電,靠近陽(yáng)極的帶負(fù)電,靠近陰極的帶正電,使每一個(gè)粒子構(gòu)成一個(gè)微小電解槽,電催化可在每一個(gè)粒子電極表面同時(shí)進(jìn)行。

    圖1 三維電極電解機(jī)理

    粒子電極的材料主要有活性炭、石墨烯基材料等碳材料,負(fù)載型金屬氧化物等多孔顆粒?;钚蕴勘缺砻娣e大,化學(xué)穩(wěn)定性好,含有如羧基、羰基、羥基等官能團(tuán)。Xiuping Zhu等〔26〕利用活性炭構(gòu)建了對(duì)硝基苯酚(PNP)降解的三維電極反應(yīng)器,結(jié)果表明,粒子電極提高了陽(yáng)極系統(tǒng)的間接氧化作用,與二維體系相比,三維體系使PNP和COD的降解率明顯提高了2~7倍。但低阻抗的活性炭粒子電極容易產(chǎn)生短路電流,降低電流效率,對(duì)此可通過(guò)負(fù)載組分來(lái)抑制短路電流的產(chǎn)生和提高催化活性。Wenwen Zhang等〔27〕將Co負(fù)載在活性炭粒子上,由此在復(fù)合粒子電極表面產(chǎn)生了大量自由基,提高了系統(tǒng)的氧化能力?;钚蕴苛畠r(jià)易得,吸附性好,仍是當(dāng)下應(yīng)用最多的粒子電極材料。

    石墨烯及其衍生物比表面積大,電導(dǎo)率高,穩(wěn)定性好,為二維納米薄片原子層,是良好的載體。S.Wu等〔28〕在rGO上負(fù)載Fe3O4和Pt納米粒子,使其同時(shí)具有Fe3O4納米粒子的磁性和Pt納米粒子的催化性能,研究表明,制備的材料對(duì)亞甲基藍(lán)降解有良好的催化性能,且至少可回收利用16次。其缺點(diǎn)是在石墨烯上很難實(shí)現(xiàn)高度分散,因金屬粒子并不會(huì)穩(wěn)定地固定在石墨烯表面,相反很容易擴(kuò)散形成顆粒團(tuán)簇。因此,學(xué)者將O、N、S等作為錨定位點(diǎn)的雜原子摻雜到石墨烯的碳平面上,形成摻雜石墨烯,提供了穩(wěn)定和分散的活性位點(diǎn)〔29〕。Jianwei Sun 等〔30〕將釕和鈷雙金屬納米合金包覆在氮摻雜的石墨烯層中,研究表明,石墨烯與釕和鈷雙金屬之間的相互作用調(diào)節(jié)了復(fù)合材料的電子性質(zhì),從而提高了催化活性。以石墨烯為基體的粒子材料一直是研究熱點(diǎn),學(xué)者們正不斷深入研究石墨烯載體與負(fù)載元素之間的相互作用,以揭示其相互作用與催化性能之間的關(guān)系。

    負(fù)載型金屬氧化物粒子電極(Al2O3類、Fe3O4類〔31〕)因具有較高的選擇性和催化活性而受到廣泛關(guān)注。 劉艷青等〔32〕對(duì)以 γ-Al2O3@MIL-101(Fe)為粒子電極的三維電極體系處理廢水中的羅丹明B進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,在最優(yōu)條件下,電催化降解羅丹明B的去除率達(dá)97%。負(fù)載型粒子電極的典型基體就是金屬有機(jī)骨架,其通過(guò)多位配體將金屬顆粒連接成無(wú)限陣列的混合化合物,獲得多孔納米結(jié)構(gòu),加快了反應(yīng)效率。Lili Li等〔33〕以金屬有機(jī)骨架為基礎(chǔ),合成了多孔氧化銅晶體(CuO-BTC,BTC:苯-1,3,5-三羧酸酯)結(jié)構(gòu)的粒子電極,在該粒子電極的電催化下,污染物可在1.3 s內(nèi)被快速降解,且該粒子電極連續(xù)使用5次后,仍有較好的催化活性。負(fù)載型粒子電極可增大活性表面積,暴露出更多的納米活性位點(diǎn),是一種很有前景的粒子電極材料。

    此外,泡沫態(tài)的金屬粒子電極在三維電極中也有重要應(yīng)用,主要有泡沫鐵、泡沫銅、泡沫鈦〔34〕、泡沫鎳〔35〕等。 劉鈺鑫等〔36〕以泡沫鎳顆粒為粒子電極構(gòu)成光電體系降解甲基橙,在優(yōu)化條件下,甲基橙的去除率達(dá)到93.77%。還有層狀雙金屬氫氧化物〔37〕等作為催化劑、催化劑載體、催化劑前驅(qū)體的應(yīng)用,吸引科研工作者繼續(xù)深入探究其電催化機(jī)理。

    1.3 其他因素

    電流、電解時(shí)間、pH、電解質(zhì)濃度、極板間距等是電催化技術(shù)處理實(shí)際廢水的關(guān)鍵影響因素。錢佳旭〔38〕采用電催化技術(shù)處理苯酚廢水,考察了電流、電解時(shí)間對(duì)處理效果的影響。結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),隨著電流的增大、電解時(shí)間的增加,苯酚去除率升高;但持續(xù)增加電流、電解時(shí)間,會(huì)使副反應(yīng)增加,因此需結(jié)合節(jié)能、延長(zhǎng)電極壽命等選取最佳電流、電解時(shí)間。孫南南等〔39〕在采用電催化技術(shù)降解苯酚的研究中發(fā)現(xiàn),pH會(huì)影響電催化氧化過(guò)程。pH為酸時(shí),以直接氧化為主,但酸性過(guò)大,陰極易發(fā)生析氫反應(yīng),且極板容易被腐蝕;pH為堿時(shí),以間接氧化為主,但堿性過(guò)大,陽(yáng)極容易發(fā)生析氧反應(yīng),造成電流效率下降。污染物的電催化氧化方式是在不同的pH條件下,2種氧化方式競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果,不同的污染物各有最適宜的pH。適宜的電解質(zhì)濃度可以提高反應(yīng)體系的導(dǎo)電率,加快污染物的去除。張騫〔40〕在采用三維電極法降解廢水中亞甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)研究中,考察了電解質(zhì)濃度、極板間距對(duì)降解效果的影響。結(jié)果表明,當(dāng)Na2SO4濃度為0.15 mol/L時(shí),降解效果最佳,繼續(xù)增大電解質(zhì)濃度,去除率沒(méi)有明顯提高,反而增加了藥劑成本,加劇了副反應(yīng);隨著極板間距的增大,降解效果變差,但極板間距太小,電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致極板瞬間放電。采用電催化技術(shù)處理不同的污染物,會(huì)有不同的最佳工藝參數(shù),需不斷嘗試,以獲得最大效果。

    1.4 電催化反應(yīng)器

    水和能源是制約當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展的2個(gè)重要問(wèn)題,如何改進(jìn)電催化反應(yīng)器,在解決水污染的同時(shí)從廢水中提取能源物質(zhì),是學(xué)者們一直努力的方向。

    根據(jù)粒子材料填充的方式,反應(yīng)器分為固定床和流動(dòng)床。傳統(tǒng)的電催化反應(yīng)裝置為固定床反應(yīng)器模式,在多相催化反應(yīng)過(guò)程中,其傳質(zhì)能力差。有研究表明,將傳質(zhì)限制降到最低并增加電活性表面積的最有效方法是在流動(dòng)態(tài)反應(yīng)器中使用多孔電極,將電化學(xué)氧化技術(shù)與分離技術(shù)相結(jié)合。P.Gayen等〔41〕將摻鉍氧化錫沉積在電化學(xué)反應(yīng)膜上,多孔的電化學(xué)膜充當(dāng)過(guò)濾器的同時(shí),提高了·OH的產(chǎn)生率,加強(qiáng)了對(duì)污染物的進(jìn)一步礦化。在流動(dòng)態(tài)中增加極板數(shù)也可以增加傳質(zhì)效果,提高電流效率。Hongsen Hui等〔42〕將傳統(tǒng)的3對(duì)平行電極板與直流電源并聯(lián),組成3階段式反應(yīng)器。用其處理垃圾滲濾液,垃圾滲濾液從3段式反應(yīng)器底部通過(guò)水泵透過(guò)每一層膜,并在反應(yīng)器頂部降解完全。

    按粒子極性分為單極性和復(fù)極性。單極性粒子阻抗小,中間有隔膜,復(fù)極性粒子阻抗大,直接填充在二維極板之間。李新洋〔43〕在采用復(fù)極性三維電極電催化降解檸檬酸廢水的中試研究中,以GAC-Ti-Sn-Sb為粒子,經(jīng)過(guò)連續(xù)13 d現(xiàn)場(chǎng)處理,COD去除率穩(wěn)定達(dá)到70%。

    根據(jù)不同的污染物產(chǎn)生不同的反應(yīng),可采用不同的反應(yīng)裝置。郝帥〔44〕在采用電催化氧化處理制藥廢水的研究中,改變了極板傳統(tǒng)的左右安裝方式,采用陽(yáng)極在下,陰極在上的結(jié)構(gòu),陽(yáng)極產(chǎn)生的O2流動(dòng)到陰極生成H2O2,增強(qiáng)了體系氧化污染物的能力。Yang Deng等〔45〕設(shè)計(jì)了多臺(tái)電解槽一體化電化學(xué)組合系統(tǒng),包括鐵陽(yáng)極反應(yīng)器、Ti/RuO2陽(yáng)極反應(yīng)器、脫氯反應(yīng)器,該系統(tǒng)在去除廢水COD、TN的同時(shí),還可以脫氯。

    從降解廢水中污染物,同時(shí)提取能源物質(zhì)的角度出發(fā),Jianping Zou等〔11〕進(jìn)行了電催化耦合高級(jí)氧化降解有機(jī)污染物及同步電催化二氧化碳還原的研究,其將陰陽(yáng)兩極用特定的膜隔開(kāi),成為陰極室、陽(yáng)極室,陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體通過(guò)管道輸送到陰極還原,實(shí)現(xiàn)了廢水轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料,變廢為寶的目的。

    2 電催化實(shí)際應(yīng)用與進(jìn)展

    難降解廢水的主要特征是其有機(jī)污染物在環(huán)境中長(zhǎng)期滯留、不易自然降解。比如多氯聯(lián)苯類有機(jī)化合物,是一類極易溶于有機(jī)溶劑及脂肪的人工合成化合物,容易在生物體內(nèi)富集且難以被微生物降解〔46〕。

    2.1 染料廢水

    染料的生產(chǎn)是以芳香族等化合物為原料,反應(yīng)后的中間體種類繁雜,導(dǎo)致其廢水成分復(fù)雜,可生化性差。S.Cotillas等〔47〕以丙環(huán)紅 MX-5B 為對(duì)象,研究了電催化處理染料廢水的效果。結(jié)果表明,當(dāng)電流密度為10 mA/cm2,流速為0.3 m3/h,電解時(shí)間為4 h時(shí),廢水中的有機(jī)物可完全被降解。電催化是降解染料廢水的絕佳選擇。

    2.2 制藥廢水

    制藥廢水含有的化學(xué)物質(zhì)種類繁多,變化性強(qiáng),有機(jī)物濃度指數(shù)高〔48〕。 王立璇等〔49〕采用電催化處理河北某制藥廠廢水,結(jié)果表明,當(dāng)電壓為7 V,電解時(shí)間為 60 min,pH=5,NaCl質(zhì)量濃度為 2.5 g/L時(shí),電解效果最佳,處理后廢水的可生化性得到顯著提高。劉峻峰等〔50〕采用電催化深度處理某制藥廠二級(jí)出水,結(jié)果表明,在電流密度為5 mA/cm2,電解時(shí)間為60 min的條件下,COD去除率達(dá)78.3%,能耗為10.7 kW·h/kgCOD。

    2.3 垃圾滲濾液

    垃圾滲濾液〔51〕是我國(guó)當(dāng)今廢水處理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn),原因是垃圾滲濾液中含有高濃度有機(jī)化合物(如腐殖質(zhì))、重金屬(Cd2+等)等多種持久性有機(jī)污染物。汪昕蕾等〔52〕采用Ti/Ru/SnO2+Sb2O5電極處理垃圾滲濾液MBR出水,結(jié)果表明,在優(yōu)化的條件下,COD去除率達(dá)93.33%,腐殖質(zhì)和芳香族化合物得到有效去除。 E.Turro 等〔53〕以 Ti/IrO2-RuO2為陽(yáng)極處理垃圾滲濾液,結(jié)果表明,當(dāng)電流密度為32 mA/cm2,溫度為80℃,pH=3,電解時(shí)間為4 h時(shí),COD去除率達(dá)95%,TOC去除率達(dá)65%,色度被完全去除。

    2.4 其他廢水

    隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,行業(yè)廢水總量越來(lái)越大,電催化技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新發(fā)展以解決水處理問(wèn)題。 Yingwu Yao等〔54〕采用 Bi/PbO2做陽(yáng)極電催化降解農(nóng)藥廢水,并對(duì)影響因素、中間體及降解機(jī)理進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,在優(yōu)化條件下,農(nóng)藥去除率可達(dá)99.9%。 S.Z.El-Ashtoukhya 等〔55〕對(duì)電催化處理造紙廢水進(jìn)行了研究,研究表明,陽(yáng)極氧化可使COD平均值由5 500 mg/L降低到160 mg/L,脫色率隨操作條件的不同可達(dá)53%~100%。盡管電催化有諸多優(yōu)勢(shì),但其需要消耗大量電能才能達(dá)到預(yù)期的效果,成本高,甚至產(chǎn)生更難降解的副產(chǎn)物,比如電氯化,Cl-被氧化形成 ClO4-、ClO3-等有毒含氯化合物〔56〕。

    3 展望

    綜上,電催化技術(shù)對(duì)于難降解廢水具有較好的處理效果,特別是對(duì)有毒有害難生物降解的廢水有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),其在廢水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但該技術(shù)也存在一些問(wèn)題,如電極材料壽命不長(zhǎng),容易被腐蝕、鈍化;粒子材料堆積分層,容易發(fā)生旁路電流、短路電流;反應(yīng)器堵塞嚴(yán)重,影響后期運(yùn)行等等。未來(lái)研究方向:

    (1)在微觀水平上探索電催化的機(jī)理,利用分析儀器研究中間體,掌握污染物降解途徑,進(jìn)一步尋求降解的關(guān)鍵點(diǎn)。

    (2)納米材料具有尺寸小、比表面積大、活性位點(diǎn)多的優(yōu)勢(shì),是電極材料的新發(fā)展方向。

    (3)改進(jìn)電催化反應(yīng)器,提高傳質(zhì)效果;根據(jù)不同的實(shí)際廢水,探究與其他工藝如光催化、生物技術(shù)等相結(jié)合;進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù),以達(dá)到更好的電催化效果。

    (4)進(jìn)一步研究廢水的資源化利用,在降解污染物的同時(shí),提取能源物質(zhì)。

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