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摘 要：电催化氧化技术是一种绿色水处理技术，近年来以其独特的技术优点获得广泛的关注、研究与一定程度的工程实践应用。本文基于作者自身研究基础，介绍电催化氧化技术原理，指出其当前所面临的技术困境。在此基础上，重点介绍了该技术领域近年来在电催化阳极改性、电催化体系优化、新型供电模式以及与富集技术联用等方面所取得的研究进展，并对该技术未来发展方向进行阐述，以期为相关领域的发展贡献微薄之力。
关键词：电催化氧化;废水处理;应用
引言
高浓度有机废水是指铬化学需氧量（CODcr）浓度达到2000mg/L及以上，废水中含有高浓度有机物，如皮革加工废水、食品工业废水、印染废水、垃圾填埋场产生的渗滤液等，它们具有的共同点是污染物浓度高、污染物难消解。生物法、物化法和催化氧化法是目前普遍用于高浓度有机废水的几类方法。常用的技术有膜分离法、吸附法、气浮法、混凝法等。催化氧化法基于化学氧化法，是在化学氧化法的基础上加上催化剂，使反应加速或者反应更完全。近年来，国内外许多研究人员在催化氧化法上做过许多尝试，在高浓度有机废水的处理上取得较好的效果，因此受到广泛重视，研究氛围活跃，开发了许多新方法。
1概述
电化学水处理技术是一种绿色水处理技术，其主要原理是利用电位差调控电子流向，使得污染物质在电极界面或溶液中完成降解或转化过程，以实现水质净化。电化学水处理技术相比传统水处理技术具有独特的优势：（1）清洁。反应物为电子，无化学药剂添加，无二次污染。（2）灵活。电极形状、大小可精准控制;反应器类型灵活多变，水处理场地无硬性要求;可单独使用，也可与其它技术联合使用。（3）简便。所需设备简单，操作简单（控制电流或电压即可）;条件简单（常温常压下即可处理）且后处理简单（处理过程产生的“垃圾”极少）。（4）可控。无需苛刻的反应条件，人力需求很低，便于自动化控制。上述技术优势使得电化学水处理技术近年来逐渐成为水污染处理领域的研究热点。常见的电化学水处理技术包括：有机物电催化氧化技术、电化学水垢去除技术、电气浮/电絮凝技术、电化学消毒技术（酸性电解水）、电渗析技术、微生物燃料电池技术等。限于文章篇幅、作者研究基础及研究兴趣，本文将重点阐述有机物电催化氧化技术的相关情况。
2电催化氧化技术
2.1光催化氧化法
光催化氧化法主要利用波长范围在290nm-400nm可见光或紫外光的自然波长能够被TiO2等催化剂所吸收，吸收过程中可以激发电子跃迁产生电子空穴，从而产生大量强氧化性自由基以降解水中有机物。TiO2作为一种典型的光催化剂，越来越受到国内外研究者的关注。SushilKumarKansal等使用溶胶-凝胶技术合成以高密度生长、高度结晶且显示出良好的光学性能TiO2纳米粒子，在紫外光下光催化反应120min降解左氧氟沙星90%以上。TiO2以三种多晶型存在，如金红石，板钛矿和锐钛矿，现有相关研究表明锐钛矿TiO2具有成本低、稳定性高、无毒性等优点被广泛用于光催化材料，但也存在响应光谱窄、反应过程中产生的电子空穴量子效率低等不足。现阶段针对光催化氧化降解有机物的研究尚处于实验室小试阶段，为了弥补上述提到的不足，大规模应用还需要更深入研究。
2.2电催化氧化
电催化氧化技术通过电极和催化材料的作用产生超氧自由基O2·、过氧化氢H2O2、羟基自由基HO·和其他活性基团被用来降解有机物，该方法能彻底降解有机物，不易产生有毒中间产物，基本无二次污染，被称为“环境友好”技术。采用电催化氧化法对多种含苯系物废水进行处理，结果表明，此法对COD的去除效果较好，去除率受pH、电流密度、电解质浓度、反应时间等因素影响。采用电-多相臭氧催化（E-catazone）技术处理高有机物含量、高含盐量和难生化的金刚烷胺制药废水，在原水pH值12.5、电流密度15mA/cm2、O3进气流速0.4L/min、O3浓度为60mg/L、反应60min时，COD和TOC的去除率分别为62%和44%，其效果显著优于多相臭氧催化与电催化氧化。电催化氧化技术需要消耗电能，在工程应用中势必会增加水处理成本。
2.3臭氧催化氧化法
臭氧催化氧化法是一种高效、清洁、适合用于高浓度有机废水的废水处理技术，该技术本身包含了臭氧具有的强氧化性和催化剂特性的特点。根据催化剂的相态，把臭氧催化氧化法分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。均相臭氧催化氧化法可控性好，催化剂易制备;非均相臭氧催化氧化法的催化剂多为固体，易于固液分离，可方便回收，无二次污染。均相臭氧催化氧化通常使用过渡金属离子为催化剂，如Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ag+等。均相臭氧催化氧化机理主要有两种，其一是臭氧经催化分解形成羟基自由基，具有强氧化性的羟基自由基氧化去除有机污染物。例如，基于Fenton氧化机理提出Fe2+催化臭氧分解形成羟基自由基。另一种是污染物在催化剂的作用下，直接被臭氧氧化，生成无害无机物。例如，研究发现，Mn2+的存在加快臭氧氧化降解水体中的除草剂西玛津。以Co2+催化臭氧对草酸降解的研究，研究表明Co2+的存在加速了草酸盐的降解。研究表明，存在Fe2+、Mn2+、Ni2+或Co2+硫酸盐时，TOC去除率远远高于单一臭氧氧化。研究了草酸和Mn2+存在的条件下，臭氧催化氧化降解17β-雌二醇，17β-雌二醇去除率增高至90%以上。非均相催化剂一般为不溶于水的金属氧化物或负载在有关载体上的金属和金属氧化物。的研究表明针铁矿能催化加速臭氧氧化氯苯的反应。采用O3/Ca（OH）2体系处理垃圾渗滤液生化出水，COD去除率达到89.86%，出水COD浓度低于100mg/L。将臭氧与颗粒活性炭结合催化氧化高浓度工业废水的实验表明，联合工艺比单一臭氧氧化更具COD去除能力。
2.4超声催化氧化
超声技术因其对难以降解的有毒污染物去除效果更好而成为研究的热点。一般认为，超声波场对溶液有三种作用：热学效应、机械效应和空化效应，其中空化效应能够增加HO·产出量，对降解有机物起主要作用。采用声催化氧化法对玫瑰红B溶液进行脱色处理，考察了H2O2投加量、超声时间、超声频率、超声功率、pH值、CuSO4投加量以及溶液初始浓度等因素对脱色率的影响，通过对照实验证实超声催化氧化技术具有明显的处理效果，超声、H2O2和CuSO4的协同作用十分突出。超声设备简单、成本低，在水处理中更容易实现工程化。
2.5新型催化材料
由于催化氧化技術大多存在或成本高或效果不佳的问题，因此关于非均相催化材料的研究，越来越受到人们的关注将实验室合成的γ-Fe2O3NaY沸石用于UV-H2O2体系降解头孢曲松（CTX），在pH4.0、CTX20mg/L、催化剂1.17g/L、H2O230mm条件下，反应90min后，CTX可有效去除，并且连续5个循环，其重复利用率仍很高。目前对于高级催化氧化技术的研究主要集中在催化材料的制备上，以制备成本低、催化效果好、无污染、可重复使用的催化材料为目标。
结语
电催化氧化技术作为一种清洁、灵活、可控和温和处理的电化学技术，其在水处理领域的应用已呈现出百花齐放的态势。未来电催化氧化技术需要重点关注传荷与传质过程的强化，并有针对性的对电极材料、反应器构型、电源系统等核心部件进行优化改性。此外，电化学技术与其它种类的水处理技术联用亦是一个重要的发展方向，多技术的结合有利于发挥多种技术的优势，扬长避短，提高整体工艺的处理效果、降低处理成本。
参考文献
[1] 吴卫丹.高浓度有机废水处理的研究综述[J].广东化工，2017，44（1）：98-99.
[2] 王凡，田杨.物化法在废水处理中的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013（21）：28.
关键词：电催化氧化;废水处理;应用
引言
高浓度有机废水是指铬化学需氧量（CODcr）浓度达到2000mg/L及以上，废水中含有高浓度有机物，如皮革加工废水、食品工业废水、印染废水、垃圾填埋场产生的渗滤液等，它们具有的共同点是污染物浓度高、污染物难消解。生物法、物化法和催化氧化法是目前普遍用于高浓度有机废水的几类方法。常用的技术有膜分离法、吸附法、气浮法、混凝法等。催化氧化法基于化学氧化法，是在化学氧化法的基础上加上催化剂，使反应加速或者反应更完全。近年来，国内外许多研究人员在催化氧化法上做过许多尝试，在高浓度有机废水的处理上取得较好的效果，因此受到广泛重视，研究氛围活跃，开发了许多新方法。
1概述
电化学水处理技术是一种绿色水处理技术，其主要原理是利用电位差调控电子流向，使得污染物质在电极界面或溶液中完成降解或转化过程，以实现水质净化。电化学水处理技术相比传统水处理技术具有独特的优势：（1）清洁。反应物为电子，无化学药剂添加，无二次污染。（2）灵活。电极形状、大小可精准控制;反应器类型灵活多变，水处理场地无硬性要求;可单独使用，也可与其它技术联合使用。（3）简便。所需设备简单，操作简单（控制电流或电压即可）;条件简单（常温常压下即可处理）且后处理简单（处理过程产生的“垃圾”极少）。（4）可控。无需苛刻的反应条件，人力需求很低，便于自动化控制。上述技术优势使得电化学水处理技术近年来逐渐成为水污染处理领域的研究热点。常见的电化学水处理技术包括：有机物电催化氧化技术、电化学水垢去除技术、电气浮/电絮凝技术、电化学消毒技术（酸性电解水）、电渗析技术、微生物燃料电池技术等。限于文章篇幅、作者研究基础及研究兴趣，本文将重点阐述有机物电催化氧化技术的相关情况。
2电催化氧化技术
2.1光催化氧化法
光催化氧化法主要利用波长范围在290nm-400nm可见光或紫外光的自然波长能够被TiO2等催化剂所吸收，吸收过程中可以激发电子跃迁产生电子空穴，从而产生大量强氧化性自由基以降解水中有机物。TiO2作为一种典型的光催化剂，越来越受到国内外研究者的关注。SushilKumarKansal等使用溶胶-凝胶技术合成以高密度生长、高度结晶且显示出良好的光学性能TiO2纳米粒子，在紫外光下光催化反应120min降解左氧氟沙星90%以上。TiO2以三种多晶型存在，如金红石，板钛矿和锐钛矿，现有相关研究表明锐钛矿TiO2具有成本低、稳定性高、无毒性等优点被广泛用于光催化材料，但也存在响应光谱窄、反应过程中产生的电子空穴量子效率低等不足。现阶段针对光催化氧化降解有机物的研究尚处于实验室小试阶段，为了弥补上述提到的不足，大规模应用还需要更深入研究。
2.2电催化氧化
电催化氧化技术通过电极和催化材料的作用产生超氧自由基O2·、过氧化氢H2O2、羟基自由基HO·和其他活性基团被用来降解有机物，该方法能彻底降解有机物，不易产生有毒中间产物，基本无二次污染，被称为“环境友好”技术。采用电催化氧化法对多种含苯系物废水进行处理，结果表明，此法对COD的去除效果较好，去除率受pH、电流密度、电解质浓度、反应时间等因素影响。采用电-多相臭氧催化（E-catazone）技术处理高有机物含量、高含盐量和难生化的金刚烷胺制药废水，在原水pH值12.5、电流密度15mA/cm2、O3进气流速0.4L/min、O3浓度为60mg/L、反应60min时，COD和TOC的去除率分别为62%和44%，其效果显著优于多相臭氧催化与电催化氧化。电催化氧化技术需要消耗电能，在工程应用中势必会增加水处理成本。
2.3臭氧催化氧化法
臭氧催化氧化法是一种高效、清洁、适合用于高浓度有机废水的废水处理技术，该技术本身包含了臭氧具有的强氧化性和催化剂特性的特点。根据催化剂的相态，把臭氧催化氧化法分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。均相臭氧催化氧化法可控性好，催化剂易制备;非均相臭氧催化氧化法的催化剂多为固体，易于固液分离，可方便回收，无二次污染。均相臭氧催化氧化通常使用过渡金属离子为催化剂，如Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ag+等。均相臭氧催化氧化机理主要有两种，其一是臭氧经催化分解形成羟基自由基，具有强氧化性的羟基自由基氧化去除有机污染物。例如，基于Fenton氧化机理提出Fe2+催化臭氧分解形成羟基自由基。另一种是污染物在催化剂的作用下，直接被臭氧氧化，生成无害无机物。例如，研究发现，Mn2+的存在加快臭氧氧化降解水体中的除草剂西玛津。以Co2+催化臭氧对草酸降解的研究，研究表明Co2+的存在加速了草酸盐的降解。研究表明，存在Fe2+、Mn2+、Ni2+或Co2+硫酸盐时，TOC去除率远远高于单一臭氧氧化。研究了草酸和Mn2+存在的条件下，臭氧催化氧化降解17β-雌二醇，17β-雌二醇去除率增高至90%以上。非均相催化剂一般为不溶于水的金属氧化物或负载在有关载体上的金属和金属氧化物。的研究表明针铁矿能催化加速臭氧氧化氯苯的反应。采用O3/Ca（OH）2体系处理垃圾渗滤液生化出水，COD去除率达到89.86%，出水COD浓度低于100mg/L。将臭氧与颗粒活性炭结合催化氧化高浓度工业废水的实验表明，联合工艺比单一臭氧氧化更具COD去除能力。
2.4超声催化氧化
超声技术因其对难以降解的有毒污染物去除效果更好而成为研究的热点。一般认为，超声波场对溶液有三种作用：热学效应、机械效应和空化效应，其中空化效应能够增加HO·产出量，对降解有机物起主要作用。采用声催化氧化法对玫瑰红B溶液进行脱色处理，考察了H2O2投加量、超声时间、超声频率、超声功率、pH值、CuSO4投加量以及溶液初始浓度等因素对脱色率的影响，通过对照实验证实超声催化氧化技术具有明显的处理效果，超声、H2O2和CuSO4的协同作用十分突出。超声设备简单、成本低，在水处理中更容易实现工程化。
2.5新型催化材料
由于催化氧化技術大多存在或成本高或效果不佳的问题，因此关于非均相催化材料的研究，越来越受到人们的关注将实验室合成的γ-Fe2O3NaY沸石用于UV-H2O2体系降解头孢曲松（CTX），在pH4.0、CTX20mg/L、催化剂1.17g/L、H2O230mm条件下，反应90min后，CTX可有效去除，并且连续5个循环，其重复利用率仍很高。目前对于高级催化氧化技术的研究主要集中在催化材料的制备上，以制备成本低、催化效果好、无污染、可重复使用的催化材料为目标。
结语
电催化氧化技术作为一种清洁、灵活、可控和温和处理的电化学技术，其在水处理领域的应用已呈现出百花齐放的态势。未来电催化氧化技术需要重点关注传荷与传质过程的强化，并有针对性的对电极材料、反应器构型、电源系统等核心部件进行优化改性。此外，电化学技术与其它种类的水处理技术联用亦是一个重要的发展方向，多技术的结合有利于发挥多种技术的优势，扬长避短，提高整体工艺的处理效果、降低处理成本。
参考文献
[1] 吴卫丹.高浓度有机废水处理的研究综述[J].广东化工，2017，44（1）：98-99.
[2] 王凡，田杨.物化法在废水处理中的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013（21）：28.