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2、电化学氧化:

电催化氧化废水处理是电化学阳极发生氧化的过程,也可分为两种：一种是直接氧化即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化,有机物的直接电催化转化分两类进行。⑴是电化学转换,即把有毒物质转变为无毒物质,或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸),以便进一步实施生物处理;⑵是电化学燃烧,即直接将有机物深度氧化为CO2。研究表明，有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应机理和产物同阳极金属氧化物的价态和表面上的氧化物种有关。在金属氧化物MOx阳极上生成的较高价金属氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物;在MOx阳极上生成的自由基MOx(•OH)有利于有机物氧化燃烧生成CO2。进一步分析如下:在氧析出反应的电位区,金属氧化物表面可能形成高价态氧化物,因此在阳极上存在两种状态的活性氧,即吸附的氢氧自由基和晶格中高价态氧化物的氧。阳极表面氧化过程分两阶段进行,首先溶液中的H2O或•OH在阳极上放电并形成吸附的氢氧自由基:MOx+H2O→MOx(•OH)+H++e-然后吸附的氢氧自由基和阳极上现存的氧反应,并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格,形成高价氧化物MOx+1:MOx(•OH)→MOx+1+H++e-当溶液中不存在有机物时,两种状态的活性氧以下步骤进行氧析出反应：MOx(•OH)→O2+MOx+H++e-MOx+1→MOx+O2

当溶液中存在可氧化的有机物R时,反应如下:

R+MOx(•OH)y→CO2+MOx+yH++e-R+MOx+1→MOx+RO

在含氰化物、含酚、含醇、含氮有机染料的废水处理中，直接电化学氧化都发挥了非常有效的作用;另一种是间接氧化即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应，氧化被处理污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。为了得到高的转化效率,必须满足以下要求:(1)氧化还原剂的生成电位必须不靠近析氢或析氧反应的电位;(2)氧化还原剂的产生速度足够大;(3)氧化还原剂与污染物的反应速度比其他竞争反应的大;(4)污染物或其他物质在电极上的吸附小。在某些情况下,氧化还原剂是催化剂,可以循环使用。例如利用MnO、CuO、NiO的氧化还原转变可加速有机污染物的氧化,此时,有机物氧化的电位区由这些金属氧化物的氧化还原电位所决定。利用Ag氧化还原体系可使水中98%以上的有机物转变CO2。上述氧化物催化剂以悬浮体分散在被处理的液体中,需要进行分离回收。为了避免分离步骤带来的麻烦,出现了将氧化物催化剂固定在电极上的方案。间接电化学转化更常见的方法是利用电化学产生的短寿命中间物(溶剂化电子、•OH、•O2、•HO2等自由基)来破坏污染物,过程是不可逆的。近年来,利用氧阴极产生H2O2,同时进行有机物阳极氧化的方法倍受重视,已被用于含苯胺废水的处理。在此法中阴极和阳极之间不使用隔膜,有机物在含氧自由基的作用下降解为低碳数的继后中间物,这种反应迅速地进行,直到所有分子碎片氧化为CO2和H2O,从而提高了电流效率,节省了电能消耗。往往在电化学处理过程当中，即有阳极直接氧化过程，又有间接氧化过程，它们的分类并不是绝的。钛电极在用于氨氮废水处理时，在电解过程中可产生大量的O,H,N,OH,CH2等原子和离子活性基团，在催化作用下可将废水中的铵盐最大限度的转化为游离氨;同时减小废水中氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨释放出的解吸过程和传递速率，使转化的游离氨能够快速充分的与废水分离。这种高效复合催化剂还具有强氧化还原性能，对废水具有化学法的硝化作用，它可将废水中的游离氨和其他含氮物质，先通过硝化作用再通过反硝化作用转化成氮气。

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凌泰环保污水电催化技术污水处理2014-06-11

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