电芬顿水处理技术最新研究进展

关 键词 ： 电芬顿 ；水 处理技 术 ；羟 基 自由基
中图分类 号 ： Ｘ ０ ７３
文献标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０— ３０（ ０ １ １— １２ ０ ０７ ０ ７ ２ １ ） １ ０ ８— １
２２ Ｅ ． Ｆ协 同氧 化 技 术 电 芬顿法 （Ｆ 是 以屯化 学法产 生 的 Ｆ“和 （ ） ： Ｅ） ｅ 或 Ｈ ０ 作为 芬 目前 ，利 用 屯和 光协 同反应 具 有较 好前 景 。在普通 Ｆ ｎ ｎ ｅ／ 法 ｏ 顿 试剂 的 持续 来源 ，降解 污 染 物 的 一种 处理 技术 。其 优 点是 ： 自 的基 础 上 ．通过 外 加 电流 ，紫外 光 ，两 种作 用 加速 了活 性 氧化 物
前 言
动产 生 芬 顿试 剂 的机 制 较完 善 ，致 使 有机 物 降解 的 因素 较多 ，除 质的产 生 ，从而达 到快 速深度 地降解 有机 物 的效果 。
・
Ｏ 的氧化作 用外 ． 有 阳极 氧化 、 Ｈ 还 电吸 附等 。此法 以设备 简易 、
Ｂｉａ 等 ［在 这 个 方 向 做 了大 量 的 工 作 。 他 们 分 别研 究 ｒｌ ｌｓ 】 了 直 接 阳极 氧 化 法 ，二 氧 化 钛 光 催 化 ．Ｅ Ｆ法 、光 电 Ｆ ｎｏ ｅｌｎ法
（Ｃ ） 。 Ａ Ｆ等
实 际染 料 废水 做 了类 似 的尝试 ，其在 阴 极室 填充 了一 些 石墨 拉 西
通 过在 纯 Ｔ 网经 电 镀 形成 一 层 多 孔结 构 的 ＴＯ 膜 后将 其 作 环 ， ｉ ｉ， 在底部 输入溶 液 和氧气 。 他们 对影 响实 验降解 效果 的几个 参觌
北 方环境
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第２ ３卷
第１ 期 １

２１ 年 １ 月 ０ １ １
应用技术 ・
电芬顿水处理技术最新研 究进展
李华亮，唐 念 ，赵 宁
（ 东电网公 司电 ｈ科学研 究 院，广 州 ５ ０ ８ ） 广 １００
摘 要 ：在各 种 高级 氧化技 术 中 ，芬 顿法倍 受人 们 的青 昧。 而电芬 顿作 为一种 新 型 电化 学氧 化技 术 ，由 于它在 阴极 和 阳极 都 能 产 生羟 基 自由基 （・ ＯＨ ）氧化 降解 水体 中污 染物 ， 引起 了学者 们广 泛地 关 注 本 文主要介 绍 了近年 来 电芬顿 水 处理技 术的 国 内外最新研 究进展 ，并展 望 该技 术的应 用前景 。
降解 能力强 、电耗低 而被 广泛 研究
（Ｅ ） 降 解 效 果 。 结 果 表 明 ，Ｐ Ｆ法 无 论 是 降 解 速 率 还 是 Ｐ Ｆ的 Ｅ 芬 顿 反应 由 Ｆ“和 Ｈ Ｏ 之 间 的链 式 反 应催 化生 成 ・ Ｈ，其 Ｔ Ｃ去除 率 均 优 于 其 他 ３ 方 法 。 主 要 原 是 紫外 光 的照 射 可 ｅ ：： Ｏ Ｏ 种 中 Ｆ！ ｅ 主要 是 作 为反 应 的催 化 剂 ，而 ｔ０ 通 过反 应 产生 的 ・ Ｈ ｔ， ， Ｏ 以有效地加速 Ｅ Ｆ氧 化 过 程 中 产 生 的一 些 稳 定 的 中 间 产 物 的 降
０２ Ｈ＋２ 一 ＋２ ｅ Ｈ２ ０２ Ｆ ｘ＋ｅ ＋ Ｆｅ ｅ＋ 一—
略快 ｌ Ｕ Ａ，且 工 业 上 成 本低 。 除 了将 光 引 入 Ｅ 丁 Ｖ Ｆ系 统 ，最 近 还 出 现 了 将 超 声 波 或 等 离子 等 技 术 引 入 Ｅ Ｆ系统 。这 两种 技 术 均 能 够 提 高 １ Ｏ 的产 量 ，提 高 对 水体 中污 染物 的降解 效 率 。但 ｆ ： 是 超 声 引入 ，在 对 不 同的 污 染 物 ，效 果 不 同 ， 由于 超 声 波 的 排
在 Ｅ Ｆ法 巾 ，通 过 还 原 溶解 氧获 得 Ｈ ０ ，如式 所示 ，而 生成 非 均 相 的 光 催 化 反 应 ，矿 化 效 率 比单 纯 的 Ｅ ： Ｆ要 高 。 而且 紫 外
的 ０ 再 与 Ｆ 发 生 Ｆ ｎ ｎ 应 ，产 生 ・ Ｈ ｅ 可 由外 部 投 光和 太 阳光 均 能完 全 使 目标 物 矿 化 ，在 降 解 速率 方面 ．太 阳 光 ２ ｅ ｅｔ 反 ｏ Ｏ ，Ｆ 加或通 过 阳圾氧 化获 得 。
气效 应 ，辐 射 能 量不 宜 过 高 。 ２３ 电解 池 结 构 研 究 ．
２ 电芬顿 技术 在水 处理 中的 研究 进展
日前 Ｅ Ｆ法 研 究 的 主要 进 展 包 括 ：对 电极 材 料 的研 制 ；协 同
氧化技 术 ；电解 池结 构开 发 ；催 化 剂 的研 究 。
２１ 电 极材 料 ． 目前的研究中最常见电解池是阴阳极一体式电解系统。 此外 ， 电 极 材料 的 研 究 一 直 都 是 电 化 学 氧 化 的 热 点 。 阳极 材料 研 还 有一种 在 电极之 间区域 填充颗 粒状 工作 电极 的三维 电极系 统 。 究 集 中在 对 Ｐ 和 涂 布 硼 砂 的 金 刚 碳 （ Ｄ ￡ Ｂ Ｄ）以及 其 他 具 有 高 三维 电极 装 置设 置 包括 阳极 区填 充表 面负 载 掺 ｓ ｂ的 ＳＯ 的 ｎ， 析 氧 电位 的惰 性 材 料 为 主 。 而 阴极 材 料 主 要发 生 两 电子 还 原 反 多 孔钛 ，阴极 区 填充 网 状玻 璃态 碳 ， 中间 以 Ｎ ｔｎ 隔 开 。有 机 ａｏ膜 ｉ 应 ， 目前 研 究 较 多 的 有 ：多 孔 石 墨 、 碳 一 Ｔ Ｅ Ｐ Ｆ 、活 性 炭 纤 维 物 在 阳极 区域 直接 降解 ；在 阴极 区通 过 Ｅ 法被 氧化 。也有研 究 对 Ｆ
一
也有 应用 。
以及 过 渡 金 属 氧 化物 等 ，相 比于 Ｆ “，这些 替 代 催化 剂 具 有 更 ｅ
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１ ２ Ｎ Ｔ Ｅ Ｎ Ｅ Ｉ ＯＮ ＮＴ ８ ＯＲ Ｈ Ｒ ＮＶＲ ＭＥ
土地 利用对 生态环境 影响研 究 田 ， 秀
变化 所 导致 的 ，是 在 大 的时 空 尺度 内缓 慢 变 化 的过 程 ，具 有 隐 影 响 。 积极 影响方 面主要 表现 在生 态适宜 的土地 复垦与整 理 活动 ， 有 利 于生 态恢 复 与重 建 的生态 工 程建 设 ；消极 影 响的 方面 表现 为 蔽 性 与 持久 性 。 （ 碳循 环。 区域碳 循环 的影 响是体 现人 与生 物地球 化 学循 边 际 土地 的开 发 、化工 农业 的普及 、森林 的砍 伐 以及 快速 的城 市 ２） 环 的 重要 原 因之 一 ，也 是 区域 土地 利用 对物 质 循 环影 响 的核 心 内 化 与 工业 化等 ，是 导致 全球 气 温升 高 ，引起 温 室效应 及 其 他环 境 容 。 目前 ，地 球上 的碳元 素 主要 分 布在 大气 、海 洋和 陆 地表 层 的 问题 的根 源 三 个碳库 之 中 ， 主要 是 以 Ｃ 碳 酸盐 和有机 物 的三种 形式 分布 的。 ３ 结束 语 Ｏ、 地 球 中最 复 杂的 碳 库属 于陆 地 生态 系统 碳 库 ，包括 植 被 碳库 与 土 土 地利 用作 为全 球 与 区域 生 态环 境变 化最 主要 的 作用 方式 ， 壤 碳库 两 个部 分 。 土地利 用 作 为人 类改 变地 球 形 态 的主 要方 式 ， 反 映 了人 与 自然两 种 主要对 象 之 间相 互影 响与 交叉 作用 ，越 来 越 其对碳循环的影响也是通过改变植被碳库、土壤碳库与大气碳库 成 为事 关生 态 环境 和谐 的 最重 要 的 因素 。因此 ，通过 加 强 区域 土 之 间的交 换方 式和 交换能 量来 实现 的 。 地利 用 的生 态 环境影 响 机理 研 究 ，掌握 土地 利用 与生 态 环境 关 系 规律 ，建 设 生态 友好 型 土地 利 用模 式 ，对促 进人 与 自然 、环 境 的 ２４ 土地利用与生态系统服务功能 ．
化 两个 方 面 ：
除 Ｆ 对 ＨＯ 具有催 化作用 外，Ｆ ¨ ｕ ｅ ｅ 、Ｃ “、Ｍ 、Ｃ 等 ｎ ｏ
更大 比表面积 ，能产生更高浓度 的 ＨＯ 。此外 ，聚吡咯导电聚合 其他一些均相金属离子与铁粉、石墨 、铁锰的氧化矿物同佯具有 ：： 物 电极 ，在 中性 ｐ Ｈ条 件下 能 提 高 Ｈ Ｏ 的生成 量 。一种 新 颖 的 以 ： 类 似 的功 能 。因此 ，有 不 少研 究 者将 对催 化 剂 的研究 从 Ｆ 转 移 ｅ 脱乙酰壳多糖络合铁为催化剂 的夹层电极 ．也具有较好 的稳定性 到 其他 一些离 子和 过渡 金属上 。 般 来 说 ，过 渡金 属 具 有 良好 的 催 化 性 能 ，包 括 Ｍｎ 、Ｖ 和催化性 ，并且能够重复利用。此外 ，纳米材料电极在 Ｅ Ｆ系统 中
人 类 活 动 的 主要 方 式 就 是 土 地 利 用 。土 地 利 用 在 改 变 生 态 和谐 发展有 着深 远的影 响和重要 的现实意 义 。 环 境 因 子 、景 观 格 局 与 物 质 能 量 循 环 的 同时 ，也 影 响 着 区 域生
态 系 统 服 务 功 能 的 实 现 。从 土 地利 用对 生 态 系统 服 务 功 能 的影 参考 文献 响 方 式 来 分 析 ，可划 分 为静 态 土地 利 用 方 式 与 动 态 土 地 利 用变 … 史培 军 ， 宫鹏 ， 晓兵 ． 李 土地 利用 ／ 覆盖 变化研 究 的方 法与 实践 『 】北 京 ： 学 出版社 ，２０ ． Ｍ． 科 ００ ＩＩ 同谦 ， 阳志云 ， 华 ， ． ２赵 欧 郑 等 中国森林 生态 系统服 务功 能 （） １ 土地利用方式。土地农业利用在增加人类生存所必须农 副作 物 如 ：大 米 、谷类 、水 果 类 和畜 牧业 等农 产 品的 同 时 ，缩短 及其 价值评 价 Ｉ． 然 资源 学报 ，２ ０ ，１（ ： ０ ４ １ Ｊ 自 】 ０４ ９４４ —９ ． ）８ 【 董 险峰 ． ３ 】 持续 生 态与环境 ［ 】 京 ： Ｍ． 北 中国环境科 学 出版 社 ， 了食 物 链 ，也减 少 了生 物种 类 的 多样 性 ，转 变 了生 态系 统 服务 功
氧扩散电极 ＞ Ｄ ／ Ｂ Ｄ 氧扩散电极 。在阴电圾研究方面，石墨、石墨 布以及变化规律、颗粒的物理化学性质对有机物降解等规律。