电催化氧化法处理有机农药废水

课程论文课程名称：________水处理原理与技术________ 题目：电催化高级氧化法的基本原理及应用姓名：____________________指导教师：_ _摘要：本文主要简述电催化高级氧化处理废水基本原理并列举部分当前该技术应用领域，如造纸厂废水、电镀废水、有机废水等。

关键词：电催化；高级氧化；废水处理一、引言随着废水处理技术的发展和完善，成分简单、生物降解性好的有机废水已能得到有效的控制，其中生物法是目前消除生活和工业废水中有机污染物最经济、最有效的方法[1]。

然而多数工业废水用生物法很难有效去除，由于国家对污染物排放的限制标准越来越高，因此迫切需要研究废水处理新方法和新技术。

二、电催化处理废水基本原理电催化氧化技术是AOP 技术的一种, 因其具有其他处理方法难以比拟的优越性近年来受到极大关注[2-5]。

所谓电化学水处理技术就是利用外加电场作用, 在特定的电化学反应器内, 通过一系列设计的化学反应、电催化过程或物理过程, 达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质的目的[6]。

电催化法处理废水应用起始于20 世纪40 年代[7]，但由于投资较大，电力缺乏，成本较高，因而发展缓慢。

直到60 年代，随着电力工业的发展，电化学法才被真正地用于废水处理过程。

近年来，由于电化学方法在污水净化、垃圾渗滤液、制革废水、印染废水、石油和化工废水等领域的应用研究进展，引起人们对这一方法的广泛关注[8-11]。

电催化方法被称为“环境友好”工艺，以其多种优势有着其它方法所不能比拟的特点：（1）在废水处理过程中，主要试剂是电子，不需要添加氧化剂，没有或很少产生二次污染，可给废水回用创造条件；（2）能量效率高，反应条件温和，一般在常温常压下即可进行；（3）兼具气浮、絮凝、杀菌作用，可以通过去除水中悬浮物和选用特殊电极来达到去除细菌的效果，可以使处理水的保存时间持久；（4）反应装置简单，工艺灵活，可控制性强，易于自动化，费用不高。

电化学法（电催化氧化）处理废水技术电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小、占地面积少、操作简单灵活，可以去除多种污染物，同时还可以回收废水中的贵重金属等优点。

近年已广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等场合。

电化学法的优点:(1)具有多种功能,便于综合治理。

除可用电化学氧化和还原使毒物转化外,尚可用于悬浮或胶体体系的相分离。

电化学方法还可与生物方法结合形成生物电化学方法,与纳米技术结合形成纳米-光电化学方法;(2)电化学反应以电子作为反应剂,一般不添加化学试剂,可望避免产生二次污染;(3)设备相对较为简单,易于自动控制;(4)后处理简单,占地面积少,管理方便,污泥量很少。

电化学法去除污染物的基本机理1、电化学还原电化学还原即通过阴极发生还原反应而去除污染物,可分为两类:一类是直接还原即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原，基本反应式为为：M2++2e-→M。

许多金属的回收即属于直接还原过程同时该法也可使多种含氯有机物转变成低毒性物质还可提高产物的生物可降解性,如R+Cl+H++2e-→R­­­-H+Cl-。

另一类是间接还原指利用电化学过程中生成的一些氧化原媒质如Ti3+,V2+和Cr2+将污染物还原去除,如二氧化硫的间接电化学还原可转化成单质硫：SO2+4Cr2++4H+→S+4Cr3++2H2O2、电化学氧化：电化学氧化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,或把非生物兼容的有机物转化为生物兼容的物质(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。

电催化氧化技术处理高浓度有机废水高浓度有机废水主要是指COD和BOD5达到或超过几千甚至几万毫克每升的废水。

该类废水直接排放会对水环境造成严重破坏，可能危害人体健康，引起急慢性中毒和致畸、致癌等远期危害。

该类废水主要来自焦化、制药、造纸、印染、石化以及食品加工等领域。

在淡水资源和能源日益短缺的今天，探索高浓度有机废水处理以及资源化利用技术已成为热门的环保议题之一。

1、行业现状目前，处理高浓度有机废水，大多采用传统的生物处理法。

该类方法本身存在较大问题，以广泛应用的AA/O 法为例，根据实际运行况，存在反应池容积较大、能耗较高、污泥回流量大、脱氮效果有限等缺点。

高浓度有机废水含有大量可溶性无机盐，具有较高的导电性能，适用于电化学法处理。

该方法主要包括电化学氧化还原、电凝聚、电气浮、光电化学氧化以及内电解等。

2、研发新方向电催化技术是在电极表面的氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下促使有机物氧化分解的技术。

近年来，利用电催化技术处理难生化有机废水的方法逐渐引起关注。

电催化性能的变化本质上不是电位、电流等外部条件引起的，而是电极材料本身的影响。

对难降解有机污染物的电化学降解问题，重要的是电极材料的设计与制备。

不同的电极材料，对应着不同的转化结果和转化机制。

在废水的电解处理当中，很大限度地提高电解反应速度，增大单位电解槽的反应量一直是人们所努力的目标。

当反应物浓度低、电极反应速度慢时，就更加迫切需要更为高效的电解槽。

扩大电极表面积是增加电解反应速度，提高电解效率的一种有效的方法。

电解多相催化氧化以多类型金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子，再经过一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。

3、电解多相催化氧化技术优势：（1）反应过程中无需投加任何化学试剂，不产生污泥和二次污染，属于“绿色环保工艺”。

催化氧化技术在农药废水处理中的应用进展闫海生 孙晓艳（沈阳化工研究院）１　前言近年来我国农药工业发展十分迅速，在１０年左右的时间里，农药产量几乎翻了一番，农药品种成倍增长。

据国家质检总局数据显示，２００４年我国农药年产量达８０万吨，居世界第二位。

其中农药出口量约占农药总产量的３０％，产值达７亿美元。

但不可否认的是，我国与世界农药生产强国相比，还有相当大的差距，其关键因素在于污染的防控问题。

农药污染治理的根本出路在于开发与推广应用清洁工艺，从源头上控制污染的产生，但鉴于我国目前的实际情况，现行农药生产工艺在相当长时间内仍将继续存在，这必将产生大量的废水。

农药废水是极难降解的工业废水。

它们因为毒性大、浓度高、组分复杂，而成为现行工业废水治理的难题之一，所以采用行之有效的废水处理技术显得尤为重要。

用于农药废水治理的方法可分为生化法、物化法、化学法三种。

其中生化法是技术较成熟的工业化方法，但对待处理废水的要求一般较为严格。

当废水中难生物降解物比较多时，直接生化处理效果较差，应采取适当的方法进行预处理后再送入生化处理装置。

对微生物有毒的物质更应经过预处理除去。

有一些污染物在浓度较低时可以被微生物降解，但浓度超过一定值时，则对微生物有毒害，对此类物质应严格控制其进水浓度。

生化法在农药废水处理中很少单独使用，一般废水需经过预处理后方可进行生化处理。

物理法和化学法是在生化法之前常用的废水预处理手段。

预处理的目的在于回收废水中的有用组分，提高废水的可生化性，降低废水的ＣＯＤＣｒ负荷等。

常用的物理法有萃取法、吸附法、沉淀法等，采用物理方法对废水进行预处理的最大问题在于占地面积较大，处理后产生大量的废渣等问题。

化学法预处理技术一般为化学药剂氧化法和湿式氧化法，这两种方法具有处理效率高、占地面积小、处理效果好等优点，在反应体系中加入催化剂的催化氧化水处理方法可进一步提高废水处理效果，具有广泛的应用前景。

本文主要介绍近年催化剂在催化氧化农药处理废水中的应用情况，并进行的相关评述。

电催化氧化技术在有机废水处理中的应用电催化氧化技术在有机废水处理中的应用随着工业化的快速发展，有机废水处理成为了一个重要的环境问题。

有机废水中含有大量的有机物质和污染物，对环境和人类健康造成了严重的影响。

传统的有机废水处理方法存在着效率低、处理成本高和可能产生二次污染的问题。

因此，寻找一种高效、环保的有机废水处理技术是非常迫切的。

电催化氧化技术作为一种高效的有机废水处理技术，在近年来逐渐引起了人们的关注和重视。

它通过电催化氧化反应将有机废水中的有机物质氧化为无机物质，从而达到净化有机废水的目的。

该技术具有操作简单、处理效率高、能耗低以及无二次污染等优点，因此被广泛应用于不同领域的有机废水处理中。

电催化氧化技术的基本原理是利用电化学反应来催化有机废水中的有机物质氧化。

具体而言，该技术通常使用电极将直流电源加至一定电压，产生一定的电位差。

通过调控电极的工作电位，可以实现氧化反应的进行。

在电极表面，发生氧化反应的同时会产生氧气，该氧气可以促使废水中的有机物质进一步氧化。

此外，电化学电容层中的阳极和阴极的反应区域还会产生一些氢氧根和氢气，从而促进有机物质的氧化反应。

电催化氧化技术的关键是选择合适的电极材料。

通常使用的电极材料有铁、铝、钛等，它们具有良好的电化学性能和较高的催化活性。

此外，电催化氧化技术还可以结合其他辅助催化剂，如活性炭或纳米金属颗粒，以增强氧化反应的效果。

在实际应用中，电催化氧化技术可以通过电解槽或电化学反应器来实现。

电解槽是一种封闭的反应装置，通过调整电解液中的温度、压力和pH值等参数，可以实现对有机废水的高效处理。

另外，电化学反应器则是采用传统的连续流动方式，利用电极直接将废水通过反应器进行催化氧化处理。

电催化氧化技术在有机废水处理中的应用已经取得了一定的成果。

许多研究表明，该技术可以有效地去除废水中的有机物质，降低化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC）等污染物的浓度。

此外，电催化氧化技术还可以去除废水中的重金属离子和氨氮等有害物质。

电解法处理有色有机废水一、原理随着近代工业的发展,尤其化工、医药、农药等行业的发展,有机化合物的数量和种类急剧增长。

这些化学物质排放进入水源后，往往形成了含生物难降解有机物的有机废水，如印染废水、医药废水、垃圾渗滤液、农药废水等，对水环境有很大的影响。

如何提高难降解有机废水的处理效果一直是各国研究的热点。

电催化氧化技术是其中的一种常用方法。

其基本原理是在电流作用下，阳极表面产生具有强氧化性的羟基自由基，将难降解有机物氧化成CO2和H2O。

该方法具有氧化能力强、操作简便易于控制、无二次污染等有点,在现代工业废水处理中越来越受到广泛应用。

该技术中影响实验结果的核心内容有电极材料、电流密度、电极面积、电解时间、辅助电解质浓度、初始浓度等。

而上述技术参数的影响则通常通过槽压、废水中有色有机物转化率、COD含量、电流效率等技术指标反映。

本设计实验的内容为搭建电解处理有色有机废水实验装置，设计测定有机物转化率，探讨电流密度、电解时间、辅助电解质浓度对电解结果的影响，初步了该技术的基本原理和操作方法。

二、试剂与设备电解液：0、025g/L 甲基橙溶液电极：阳极：PbO2/Ti 电极（由胡晓宏老师课题组提供）阴极：铜板电极（2块）工作电源：32V/3A 直流稳压电源（可提供恒压恒流两种供电方式）电解槽：250mL烧杯其它物理化学实验室已有的实验设备与仪器三、实验安排1、查阅文献，拟定初步实验方案。

2、2人一组进行实验3、以科研论文形式撰写实验报告。

四、实验要求1、设计搭建电解装置。

2、测定辅助电解质浓度对槽压的影响。

3、测定电流密度、电解时间对甲基橙转化率的影响。

4、讨论电极材料对电解的影响。

五、参考实验步骤1、按照下图搭建实验装置。

电解液为0、025g/L 甲基橙溶液，体积为200mL。

电极放入电解液后，测量阳极的浸入深度。

2、测定甲基橙的最大吸收波长，配制甲基橙标准溶液，测定吸光度，绘制工作曲线。

3、测定辅助电解质浓度对槽压的影响本实验采用恒电流电解，设定电解电流密度大小为10mA/cm2至50 mA/cm2之间的某个数值，称取10g辅助电解质Na2SO4固体粉末，并分次向电解槽中加入，每加入1g后，待电解质溶解，观察并记录槽压的变化，直至最加入所有的Na2SO4。

bdd电催化氧化法BDD电催化氧化法（BDD Electrochemical Oxidation）BDD电催化氧化法是一种有效的水处理技术，可用于降解有机物、去除有毒物质和杀灭细菌等。

该技术基于钻石电极的电化学氧化特性，通过施加电势使钻石电极上产生一系列具有强氧化能力的离子，从而实现对水中有机物和有毒物质的降解和去除。

BDD电极是一种由人工合成的金刚石材料制成的电极，拥有很高的电催化活性和电化学稳定性。

其主要特点包括低能耗、高效率、无毒性和可再生等。

由于BDD电极具有极低的导电性和高的化学稳定性，它能够承受高电流密度和氧化还原反应的高电压，从而有效地催化氧化水中的有机物。

BDD电催化氧化法的工作原理是通过施加一定的电势使钻石电极上产生氢氧根离子（OH-）、氧气和其他具有氧化能力的离子。

这些离子通过一系列氧化还原反应将有机物氧化为无害的物质，从而达到水处理的目的。

同时，BDD电极表面的高导电性使得电子的输运速度加快，有助于提高电化学反应的速率和效率。

BDD电催化氧化法的应用十分广泛。

在环境领域，它可以应用于废水处理、水资源再生利用和地下水修复等。

通过该技术可以降解和去除各种有机物，如苯系化合物、农药、染料和有机溶剂等。

同时，它还可以去除水中的重金属离子、有机酸和其他有毒物质，从而提高水质和保护环境。

在医药领域，BDD电催化氧化法可以用于消毒和杀菌。

通过施加电势，钻石电极上产生的氢氧根离子和氧气可以杀灭水中的细菌、病毒和其他微生物。

与传统的消毒方法相比，该技术无需添加化学药剂，无毒性且能够对抗抗药性微生物，具有很大的应用潜力。

此外，BDD电催化氧化法还可以用于能源存储和转化。

钻石电极的高电催化活性使其具备电解水产氢和氧化还原电池催化剂等能源领域的应用前景。

该技术有望解决可再生能源转化和储存中的关键问题，促进清洁能源的发展。

最后，BDD电催化氧化法在实际应用中还面临一些挑战。

由于钻石材料的制备和加工成本较高，目前BDD电极的规模化生产和商业化应用仍存在一定困难。

电催化氧化法高效处理制药废水研究电催化氧化法高效处理制药废水研究制药废水的处理一直是环境保护领域的热点之一。

随着制药工业的快速发展，制药废水的排放量也不断增加，其中含有大量有机物和无机盐等污染物，对水体及其周边环境造成了严重的危害。

因此，开发一种高效、经济且环保的废水处理技术势在必行。

近年来，电催化氧化法作为一种新兴的高效处理制药废水的技术被广泛研究和应用。

该技术主要是通过电化学反应在电极表面产生一系列活性物质，利用其氧化能力对废水中的污染物进行降解和转化。

相较于传统的化学处理方法，电催化氧化法具有操作简单、绿色环保、降解效率高等优点，因此备受关注。

电催化氧化法的核心是电极反应过程，它可以通过选择合适的电极材料来实现降解制药废水中的有机物。

常用的电极材料有铁、鉴酸钛、活性炭等。

这些电极材料对于不同的有机物污染物具有不同的氧化还原能力。

在电极表面，废水中的有机物经过一系列氧化还原反应，最终被转化为低分子的无机物。

例如，有机物可以通过脱羧、脱氨、氧化、电解等反应途径被氧化为二氧化碳、水和氮等无害物质。

在电催化氧化法中，电流密度是一个关键的工艺参数。

适当的电流密度可以提高氧化反应的速率和效率，但过高的电流密度会造成电极表面的缓蚀和气泡散出不畅而影响反应效果。

因此，合理选择电流密度对于实现高效处理制药废水具有重要意义。

除了电极材料和电流密度，废水处理的pH值、温度、反应时间等因素也会对电催化氧化法的效果产生影响。

一般来说，较高的废水pH值和适当的反应温度有利于增加氧化反应的速率和效果。

至于反应时间，需要根据废水的实际情况进行调整，以充分实现有机物的降解和转化。

此外，电催化氧化法还可以结合其他处理技术来提高处理效果。

例如，可与生物降解技术进行联合处理，电催化氧化法将废水中的有机物降解为较小的分子，然后再由生物降解细菌将其降解为无害物质，实现对制药废水的高效处理。

总的来说，电催化氧化法作为一种高效处理制药废水的技术，具有广阔的应用前景。

文章编号：１００４４７３６（２００５）０５００１７０４电催化氧化甲胺磷农药废水实验刘占孟１，杨柳春１，胡艳芳２（１．华东交通大学环境工程系，江西南昌３３００１３；２．邯郸市政污水公司，河北邯郸０５６００２）摘　要：以活性炭－纳米二氧化钛为电催化剂，对甲胺磷溶液的电催化氧化降解规律进行了研究．考察了催化剂量、槽电压、ｐＨ值、反应时间等因素对处理效果的影响．实验结果表明，该工艺能有效的去除废水中的有机物，纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著，去除机制主要是电致ＨＯ、·ＯＨ对有机物的氧化、降解．通过ＥＳＲ检测了电催化系统处理废水过程中产生的羟基自由基．关键词：甲胺磷；电催化氧化；农药废水中图分类号：０１７５．１３ 文献标识码：Ａ收稿日期：２００４１２１３作者简介：刘占孟（１９７７），男，河北衡水人，讲师，硕士．研究方向：给水、废水处理新技术．０　引　言有机磷农药废水的处理，是环境治理的难题，目前大多采用生化处理方法，或者物理、化学预处理后再生化处理的方法．但是由于有机磷农药废水中含有对微生物有抑制作用并且难降解的污染物，用这些方法处理后，有机磷的含量仍然较高，并且处理周期长、见效慢、运行费用高．电催化氧化技术（ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣａｔａｌｙｔｉｃＯｘｉｄａｔｉｏｎ，ＥＣＯ）通过电极和催化材料的作用产生Ｈ２Ｏ２、羟基自由基（·ＯＨ）等活性基团，将水中难降解有机污染物氧化分解为环境可以接受的小分子物质，不仅操作简便、降解速度快，而且具有易建立密闭循环和无二次污染等优点，是一种极具产业前景的清洁净化方法［１～３］．本文以活性炭－纳米二氧化钛作催化剂，采用电催化氧化法，对有机磷农药废水典型代表甲胺磷溶液降解进行实验研究．１　实验部分１．１　实验装置电催化反应器（图１）主要由两个平板电极（阴极和阳极，表面积均为３０ｃｍ２）、催化粒子电极（活性炭－纳米二氧化钛催化剂，粒径４～５ｍｍ）、压缩空气和槽体组成．阳极（不锈钢）、阴极（不锈钢）起主导电极作用，压缩空气通过底部的多孔板向该反应器内曝气，外加电压为直流方式．１．２　实验方法两电极间加入定量处理好的催化剂和配置好的甲胺磷溶液（分析纯，４００ｍｇ／Ｌ，每次实验取２００ｍＬ，支持电解质Ｎａ２ＳＯ４），打开空气阀调节空气流量，同时于主导电极两端施加一定的电压开始电催化氧化，每隔一定时间取槽内溶液分析．图１　电催化氧化反应系统Ｆｉｇ．１　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｔａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍ１．３　催化剂制备惰性吸附剂活性炭，有很强的吸附能力，是近年倍受关注的吸附载体．二氧化钛作为半导体，具有特殊的外层电子结构，在电场中会有“空穴”效应，空穴具有很强的俘获电子的能力，可以夺取溶剂中的电子发生氧化还原反应产生·ＯＨ等强氧化剂，是迄今为止最为广泛的、理想的光、电催化剂［４～６］．本实验以硫酸钛Ｔｉ（ＳＯ４）２和活性炭（柱状）为原料．实验过程是将一定量的活性炭加入到一定浓度的硫酸钛溶液中，搅拌吸附一定时间后所得固体，在８０℃下烘干１２ｈ，然后在２５０℃（大气）及３５０℃（Ｎ２）温度下分别煅烧３ｈ［７］．２００５年０９月 Ｊ．　Ｗｕｈａｎ　Ｉｎｓｔ．　Ｃｈｅｍ．　Ｔｅｃｈ． Ｓｅｐ．　２００５２　结果和讨论２．１　影响因素分析２．１．１　催化剂量的影响　催化剂用量对电催化氧化效果影响如图１所示．增加催化剂用量，ＣＯＤ去除率和有机磷转化率都提高．实验所用催化剂已预先用模拟废水多次重复浸泡达到饱和吸附，ＣＯＤ去除率和有机磷转化率仍随着催化剂的增加而提高，因而催化剂的作用已不是单纯的吸附．图２　催化剂量对氧化效果的影响Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｚｅｒａｍｏｕｎｔｏｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ２．１．２　槽电压的影响　外加槽电压是电解反应的驱动力，只有当施加在催化电极的电压大于分解电压时，才有反应电流出现．其他实验条件不变，改变槽电压，实验结果如图３所示．电催化降解效果随着外加电压的增大而增加，当外加电压增大到１５Ｖ时，ＣＯＤ去除率、有机磷转化率接近于最大值，继续增大电压对降解效果增加不大，这有可能是电压增大导致了副反应的发生．当电压过高时，大量能耗消耗于副反应，因此无论从过程安全经济学角度来看，都应采用较低的槽电压．图３　槽电压对降解效果的影响Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅｏｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ２．１．３　ｐＨ值的影响　溶液的酸碱性（ｐＨ）是电催化系统中重要的影响因素，对有机物降解有着显著的影响．图４为改变ｐＨ值所得到的ＣＯＤ和色度的去除率关系变化曲线．如图４所示：ＣＯＤ去除率、有机磷转化率在低ｐＨ条件下最佳，氧化效果随着ｐＨ值的增大迅速降低．这有可能是因为在酸性条件下，Ｏ２更容易还原产生Ｈ２Ｏ２的缘故．也可能是酸性条件下甲胺磷进行了合成的逆反应［８］，溶液初始ｐＨ值改变了其存在形式，并且在碱性溶液中有机硫的去除效果较差，因而不利于甲胺磷降解．图４　ｐＨ值对氧化效果的影响Ｆｉｇ．４　ＥｆｆｅｃｔｏｆｐＨｖａｌｕｅｏｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ２．１．４　处理时间的影响　由图５可知，随着处理时间延长，ＣＯＤ去除率和有机磷转化率逐渐提高，９０ｍｉｎ内，ＣＯＤ去除率达到７０％以上，有机磷转化率达到了３０％．继续延长电催化氧化时间，降解效果缓慢上升．图５　反应时间对氧化效果的影响Ｆｉｇ．５　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ２．１．５　压缩空气的影响　为了考察压缩空气在电催化氧化过程中的作用，电催化氧化６０ｍｉｎ，做通入压缩空气和不通入压缩空气的比较实验，结果见表１．表１　压缩空气对氧化效果的影响Ｔａｂｌｅ１　ＥｆｆｅｃｔｏｆａｉｒｃｏｍｐｒｏｓｓｅｄｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎＣＯＤ去除率有机磷转化率通空气不通空气通空气不通空气６８．４％５４．８％２８．４％２３．４％８１武汉化工学院学报第２７卷 由表１可知通空气时处理效果好于不通气体时的效果，ＣＯＤ去除率和有机磷转化率呈现相似的变化规律．这是因为活性炭－纳米二氧化钛电催化氧化系统氧化降解甲胺磷模拟废水的过程，首先为甲胺磷分子在浓度差的推动下向催化剂颗粒及电极表面扩散，既液相传质过程；其次是在催化剂颗粒表面滞留层的传质过程；最后是甲胺磷分子在催化剂颗粒内部空隙中的传质过程．扩散条件的改善对这前两个步骤的传质速度会产生影响．电催化氧化过程中，通过给反应器通空气不仅使反应器从外界获得更多的溶解氧，同时强化了废水的传质过程，使体系更有利于Ｈ２Ｏ２的生成．２．２　电催化氧化降解甲胺磷溶液反应机理活性炭－纳米二氧化钛电催化氧化法是在电解槽的两个主导电极之间加入活性炭－纳米二氧化钛电催化剂，由主导电极供给电流，使填充在其间的催化剂荷电而成为新的工作电极，相当于使这些催化剂荷电而成为两主导电极的外延部分，从而大大增加了工作电极表面积，增加了有机物与极板的接触面积；同时也缩短了有机物的迁移距离，从而加快了反应速度，提高了电解效率．在电催化反应体系中，在起馈电极的作用下，形成无数个活性炭—纳米二氧化钛微小电极，电解产生的Ｏ２或压缩空气提供的Ｏ２在阴极上通过两电子还原生成Ｈ２Ｏ２［９］，在碱性溶液中氧发生四电子还原反应：Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ４ＯＨ－在酸性溶液中氧发生二电子还原反应生成过氧化氢：Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅＨ２Ｏ２分子氧和催化剂在电化学过程中起重要作用，活性炭－负载纳米ＴｉＯ２的催化作用主要在于其表面的具有强氧化性的空穴．空穴具有很强的俘获电子的能力，可以夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子．水溶液中发生氧化反应时，在半导体表面Ｈ２Ｏ２容易失去电子形成强氧化性的·ＯＨ［１０］．由于Ｈ２Ｏ２是有效的导带电子俘获剂，本身能提供·Ｏ和·ＯＨ，故半导体催化剂和电致Ｈ２Ｏ２等活性氧化剂具有协同作用［１１］，所以ＴｉＯ２对有机物的氧化降解具有明显的催化作用．而活性炭作为ＴｉＯ２载体，可以通过吸附作用使有机物在其表面上富集，而吸附物在电催化氧化作用下可以在吸附过程中不断进行氧化降解，所以不受饱和吸附量的限制．惰性吸附剂和ＴｉＯ２催化性能的稳定性保证了该催化剂在催化氧化过程中能反复使用．压缩空气增强了Ｈ２Ｏ２和·ＯＨ羟基自由基与污染物质的传质效应．ＥＣＯ过程中的·ＯＨ寿命很短，故采用文献报道的自旋捕集ＥＳＲ法测定［１２］，捕获剂使用ＤＭＰＯ，它与·ＯＨ作用生成自旋加合物氮氧自由基ＤＮＰＯ－ＯＨ．利用上述反应对本实验所得溶液进行ＥＳＲ测试，结果见图６，与标准的ＤＮＰＯ－ＯＨ的图谱吻合，证明了ＥＣＯ过程确实能电致·ＯＨ．由上述分析可知，在电催化氧化系统产生具有强氧化性的活性物质如·ＯＨ、Ｈ２Ｏ２等，在活性炭－纳米二氧化钛电催化氧化系统处理有机废水时，有机废水中的有机物与·ＯＨ、Ｈ２Ｏ２发生氧化还原反应及自由基链反应，从而使模拟废水得到氧化降解．图６　ＤＭＰＯ—ＯＨ的ＥＳＲ图Ｆｉｇ．６　ＥＳＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＤＭＰＯ－ＯＨ３　结　语a．电催化氧化效率受电解时间、ｐＨ、电压、催化剂量等因素的影响，电解效果随着电解时间的延长、催化剂的增加而升高，低ｐＨ有利于电催化氧化过程中Ｈ２Ｏ２和·ＯＨ的生成；b．电催化反应器由无数个活性炭－纳米二氧化钛电极组成，因而电极的有效面积增大，反应物的迁移距离缩短，电解速率加大，电解效率提高；c．压缩空气为阴极反应提供了分子氧，并强化了废水与微电极的传质过程．活性炭－二氧化钛催化剂在电催化过程中能有效降解有机物，降解机理主要是基于生成的Ｈ２Ｏ２和·ＯＨ的氧化作用．参考文献：［１］　ＭａｒｃｏＰａｎｉｚｚａ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｆｒｏｍｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｅｌｅｃｔｒｏｇｅｎｅｒａｔｅｄＦｅｎｔｏｎ’ｓｒｅａｇｅｎｔ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，２００１，３５（１６）：３９８７３９９２．９１第５期刘占孟等：电催化氧化甲胺磷农药废水实验研究［２］　ＦｏｃｋｅｄｙＥ．Ｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆａｎｏｄｉｃａｎｄｃａｔｈｏｄｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｐｈｅｎｏｌｅｌｅｃｔｒｏｏｘｉｄａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓ，２００２，３６（５）：４１６９４１７５．［３］　ＤｒｏｇｕｉＰ．Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇａｎｄｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎｂｙｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄｅｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎａｔｗｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｅｌｌ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，２００１，３５（１３）：３２３５３２４１．［４］　安太成．三维电极电助光催化降解直接湖兰水溶液的研究［Ｊ］．催化学报，２００１，２２（２）：１９３１９７．［５］　ＷａｌｄｎｅｒＧ．Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆ４ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｏｌａｎｄｏｘａｌｉｃａｃｉｄｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００３，５０（８）：９８９９９８．［６］　ＡｎＴａｉＣｈｅｎｇ．Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｙｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅｗｉｔｈｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００２，４６（６）：８９７９０３．［７］　李学萍．活性炭载体对ＴｉＯ光催化降解ＣｌＣＨＣＯＯＨ性能的影响［Ｊ］．感光科学与光化学，２００１，１９（３）：１６５１６８．［８］　徐　亮．甲胺磷农药废水处理工艺研究［Ｊ］．农村生态环境，１９９８，１４（４）：２９３３．［９］　陈　震．溶液ｐＨ及电流浓度对电化学法生成羟基自由基降解机制的影响［Ｊ］．环境科学研究，２００２，１５（３）：４２４４．［１０］　ＳｈｅｎＺ．ＣａｔａｌｙｔｉｃａｌｌｙａｓｓｉｓｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｄｙｅａｃｉｄｒｅｄＢ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎＲｅｓ，２００２，７４（２）：１１７１２１．［１１］　冀小元．ＨＯ－Ｆｅ／ＴｉＯ－ＨＳＯ体系处理有机溶剂的研究［Ｊ］．上海环境科学，１９９６，１５（８）：３４３６．［１２］　张建中．自旋捕集技术及应用［Ｊ］．化学通报，１９８８，５１（１）：２７３４．St udy on t he proces s of m et ham i dophos pes t i ci de w as t ew at er w i t hel ect rochem i cal cat al yt i c oxi dat i onLIU Zhan m eng１，YA N G Li u chun１，H U Yan fang２（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＨａｎｄａｎＭｕｎｉｃｉｐａｌＳｅｗａｇｅＴｒｅａｔｍｅｎｔ，Ｈａｎｄａｎ０５６００２，Ｃｈｉｎａ）A bst ract：Ａｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｃｔｉｖａｔｏｒ，ｎａｎｏｍｅｔｅｒｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｌｏａｄｅｄａｃｔｉｖｅｃａｒｂｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｔｒｅａｔｍｅｔｈａｍｉｄｏｐｈｏｓｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｐｅｓｔｉｃｉｄｅｗｉｔｈａｎｏｖｅｌｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｔａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｃｔｉｖａｔｏｒａｍｏｕｎｔ，ａｐｐｌｉｅｄｖｏｌｔａｇｅ，ｐＨｖａｌｕｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓｔｉｍｅｏｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｃｏｕｌｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｒｅｍｏｖｅａｎｄｄｅｇｒａｄｅｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．ＴｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｕｌｄｂｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｇｅｎｅｒａｔｅｄＨ２Ｏ２，ｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉｃａｌｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉｃａｌｗａｓｃｏｎｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｐｉｎｔｒａｐｐｉｎｇＥＳＲ．K ey w ords：ｍｅｔｈａｍｉｄｏｐｈｏｓ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｔａｌｙｓｉｓｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒ本文编辑：萧　宁０２武汉化工学院学报第２７卷。