電催化氧化技術(shù)在化工污染水體治理中的運用

朱雪君 宋曦 趙海俠（濟(jì)寧市生態(tài)環(huán)境局金鄉(xiāng)縣分局，山東濟(jì)寧272200）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的工業(yè)發(fā)展水平也在不斷提升，在推動現(xiàn)代社會發(fā)展的同時，也對環(huán)境造成了一定的影響，尤其是各種化工生產(chǎn)活動的開展，都會對周圍的水體造成嚴(yán)重的污染，破壞城市生態(tài)環(huán)境，同時也不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。通過電催化氧化技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)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(shù)原理概述

所謂的電催化氧化技術(shù)，就是利用在特定電場作用下產(chǎn)生的各種自由活基進(jìn)行生產(chǎn)，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(yīng)用電催化氧化技術(shù)對化工污染水體進(jìn)行治理，實際就是借助這種活性自由基對水體當(dāng)中的有機物進(jìn)行降解，以此來達(dá)到污染治理的目的。該項技術(shù)的治理原理就是利用活性基與化工廢水中的有機物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，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(chǎn)生的作用方式也會有所差異，其電化學(xué)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(xué)氧化，是借助陽極和污染物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，從而將水體當(dāng)中的污染程度有效降低，而結(jié)合降解程度，可以將這種反應(yīng)分為電化學(xué)轉(zhuǎn)化以及電化學(xué)燃燒，其中前者是將具有毒性的物質(zhì)向低毒或者是無毒狀態(tài)轉(zhuǎn)化；而后者則是將有機物向H20以及C02轉(zhuǎn)化。

間接式的電化學(xué)氧化，主要是通過電化學(xué)反應(yīng)制造活性基團(tuán)，以此來進(jìn)行污染物的處理，使其能夠向無毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化。在此過程中，活性基團(tuán)一方面可以當(dāng)作電子交換介質(zhì)使用，另一方面可以當(dāng)作催化劑使用，而且在電化學(xué)氧化期間，活性基團(tuán)能夠產(chǎn)生各種中間體，對水體中的污染物進(jìn)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(jìn)行電解期間，如果有氯離子存在，則會有次氯酸根產(chǎn)生，使得氧化反應(yīng)會進(jìn)一步加快。

2 電催化氧化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)代電催化氧化技術(shù)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(yīng)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(yīng)用，例如，針對含有酚的廢水，可以將碳孔材料當(dāng)作陽極，在有機廢水從碳孔當(dāng)中通過時，受到電解反應(yīng)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(dá)到92%-95%，例如當(dāng)廢水含油量低于150mg/L 時，利用上述方法進(jìn)行處理，能夠?qū)U水含油量降低至10mg/L，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)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(jìn)行電解脫色，與此同時，還可以借助活性炭纖維以及負(fù)極性固定床電極對染料廢水進(jìn)行處理，利用這兩種方法能夠?qū)⑽鬯撋蔬_(dá)到60%-90%[2]。

3 電催化氧化技術(shù)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(dāng)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(huán)境造成嚴(yán)重的污染，還會導(dǎo)致資源浪費的情況，針對這種廢水，可以先進(jìn)行電滲析，然后進(jìn)行離子交換，最后再通過電滲析的方式進(jìn)行處理，借助這種方法一方面可以對重金屬進(jìn)行高效的回收，另一方面可以將廢水當(dāng)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(jìn)行回收。

例如，某地化工廠在進(jìn)行廢水處理的過程中，由于廢水當(dāng)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(jié)合離子交換的方式進(jìn)行治理，其操作如下：第一，使用電滲析法，對廢水當(dāng)中氧化還原反應(yīng)較為敏感的金屬離子進(jìn)行置換；第二，借助離子交換法，進(jìn)行金屬離子的轉(zhuǎn)化，使不容易出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的離子變得更為活躍，容易出現(xiàn)反應(yīng)；第三，繼續(xù)使用電滲析法，對金屬離子進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其能夠轉(zhuǎn)化為金屬，借助這種組合處理工藝，能夠?qū)U水當(dāng)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(yè)制造的過程中，經(jīng)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(dāng)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(jìn)行處理的過程中，對苯酚的PH 值、初始濃度、電解質(zhì)濃度以及負(fù)載電壓加以改變，實現(xiàn)電化學(xué)處理，將會獲得最佳的處理效果。而經(jīng)過諸多試驗表明，將電解質(zhì)濃度控制在22g/L、pH值設(shè)為8,、負(fù)載電壓設(shè)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(jìn)行生物降解，一直以來都是國家嚴(yán)格控制的重點內(nèi)容，針對此類廢水進(jìn)行處理，也可以應(yīng)用電催化氧化技術(shù)，具體是在電極間填充活性炭，然后對廢水當(dāng)中的硝基苯進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠變?yōu)槿菀走M(jìn)行生物降解的苯胺。

3.4 處理酸性廢水

工廠在進(jìn)行電鍍操作時，經(jīng)常會產(chǎn)生大量酸性廢水，且pH值為2-5，如果這種廢水進(jìn)入到土壤當(dāng)中，則會對土壤結(jié)構(gòu)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(xiàn)，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(jié)語

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