电催化氧化技术降解水中有机物的研课件

Thestudyprogressof

DegradationofOrganicWastewaterbyElectro-catalyticOxidation电（化学）催化氧化技术

降解水中有机物的研究进展主要内容框架电催化氧化技术电催化氧化技术的发展电催化氧化技术的机理电催化氧化技术的优点电催化氧化技术应用于降解水中有机物影响电催化氧化效率的因素电催化氧化技术的应用局限性电催化氧化技术今后的主要研究方向

电催化氧化技术该技术采用外加电场,其反应在电极/溶液界面进行。该技术特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的水中有机物的处理。电催化氧化技术的发展水中生物难降解有机物的处理技术一直是困扰国内外环境科学研究的重要课题电催化氧化技术的发展20世纪30年代，国外学者提出用电解法处理废水，当时主要是处理废水中的重金属离子。当时存在的问题电力缺乏电化学理论局限能耗较高电化学理论研究不断深入许多有机化合物的氧化还原反应、加成反应或分解反应，都可在电极上进行电催化氧化方法降解有机污染物提供理论依据电极材料研究不断取得进展出现了钌钛涂层的金属阳极D.S.A（也叫“形稳阳极”）并实现了工业化，该电极大大提高了电流效率和电极寿命。电催化氧化技术的发展近几年来，国内外开展了一系列研究工作，并取得了一些进展。

例如E.Brillas等用Pb/PbO2电极和氧气气体扩散电极降解了苯胺和4-氯苯胺S.H.lin等用Fe电极成功处理了纺织废水L.Czpyrkowicz等采用Ti/Pt和Ti/Pt/Ir电极处理有机胺的废水电催化氧化技术的机理施加电压能使催化材料内部形成电压梯度,促使空穴与电子向相反方向移动,抑制其复合,从而提高了催化效率。电催化氧化技术的机理

电催化反应中,通过电解产生的O2和外源O2在阴极上还原产生H2O2：

＆酸性条件下:O2+H++2eH2O2

＆碱性条件下:O2+H2O

+2eHO2-+OH-HO2-+H2O

+2eH2O2+OH-电催化氧化技术的优点电催化氧化法的优点：

过程中产生的·OH无选择地直接与废水中的有机物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染电催化氧化技术的应用电催化氧化技术目前广泛应用于降解水中所含的烃类有机物醛类有机物醇类有机物酚类有机物胺类有机物电催化氧化技术的应用

处理水中烃类有机物电催化氧化技术处理水中烃类有机物时，一般去油量会达到93%～95%对含油量为150mg/L以下的废水，处理后加混凝剂过滤，可以降到0.7mg/L以下对水溶性较大的烃类有机物，该技术通常应用石墨颗粒组成的三维复极性固定床电极来提高其处理效果。电催化氧化技术的应用

处理水中醛类有机物如采用不溶性PbO2

作阳极，以NaOH、Na2SO4或NaCl作电解质，在电流密度为0.19～0.22A/cm2下电解3h，甲醛即被分解，电流效率可达95.5%，绝大部分COD被去除。电催化氧化技术的应用

处理水中醛类有机物

对邻氯苯甲酸而言，以PbO2作阳极，以Pb作阴极，在无Mn2SO4存在的情况下，邻氯苯甲酸先被还原为邻氯苄醇，然后阳极氧化生成邻氯苯甲醛及邻氯苯甲酸。在有Mn2SO4存在时，可发生进一步的氧化生成脂肪酸，去除率可达90%。电催化氧化技术的应用

处理水中醇类有机物

在含醇废水中，以不溶性PbO2作阳极，投入1mol/L的NaOH作电解质，当电流密度为0.19～0.22A/cm2时电解3h,可使废水中的甲醇全部分解。

含乙二醇的废水，采用PbO2作阳极进行电解氧化，COD可从28000mg/L降到500mg/L。电催化氧化技术的应用

处理水中酚类有机物

大多采用孔炭材料作阳极，有机废水通过炭孔，在电解作用下可去除其中的酚及其他有机物。例如，COD值为29000mg/L的含酚废水在温度为25～40℃，电压为3.7～4.0V，电流为8A时，COD值可降低到671mg/L。电催化氧化技术的应用

处理染料的装置电催化氧化技术的应用

除石墨、Pt、PbO2等析氧过电位较高的电极材料外,近年来还发现,一些掺杂半导体电极具有较高的析氧、析氯过电位,可防止有毒卤代物生成而造成二次污染。影响电催化氧化效率的因素

（1）催化电极本身的催化活性（2）反应体系的PH值（3）反应体系的电压催化剂固定的方法催化剂的固定方法常用溶胶-凝胶法，该方法制备的纳米粒子薄膜催化剂具有稳定性好、再生性强的优点而更受青睐。影响电催化氧化效率的因素反应体系PH值可以影响氧化效率，经实验证实，PH值越高，水中有机物降解去除率越高。影响电催化氧化效率的因素

对于半导体催化剂，只有外加电场达到一定的强度时，它才会有明显的“空穴效应”。一般来说，随着外加电压的升高，体系产生自由基的速率也增大，有机物的去除效率也就提高了。电催化氧化技术的应用局限性

该技术虽被证明在生物难降解水中有机物方面较为有效，但有些方法在实际工程应用中还存在着一些局限性。

电催化氧化技术的应用局限性☆实用化电极材料不多☆电极寿命不长☆能耗较大☆电解槽传质问题电催化氧化技术的应用局限性目前常采用的电极仍然是石墨、铝板、铁板、不锈钢和一些不溶性电极如PbO2，及一些贵金属如Pt等。电催化氧化技术的应用局限性

石墨电极强度较差，在电流密度较高时电极损耗较大，电流效率低。

铝板或铁板为可溶性电极，电极本身材料消耗量大，成本高，因此产生的污泥量也大。电催化氧化技术的应用局限性

不溶性电极PbO2

的氧化能力虽然高于石墨电极，但是因为其电催化性能较低，对难氧化分解的有机物的效果也不理想。电催化氧化技术的应用局限性

目前用于废水处理的电极种类不多，而且也因电极材料的限制致使其使用寿命不长，即便是氧化物修饰电极，虽然在废水处理中的效果良好，但其工作寿命也只有几天。这些都进一步限制了电催化氧化方法在生物难降解水中有机物的广泛应用。电催化氧化技术的应用局限性

在无电解质的废水中，采用常用的石墨电极或不溶性阳极时，因为电极对有机物的电催化氧化性能较低，在阳极上存在着析氧、水分解等副反应，导致电流效率降低，能耗较大，处理费用较