电化学方法处理有机污染物的研究现状和发展趋势(2)

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铅和铅合金电极[34]能在表面迅速生成一层PbO2保护薄膜，可广泛用于硫酸和硫酸盐介质、中性介质中。铅阳极在硫酸电解液中能够稳定操作，表面氧化物即使破损也能自行修复。但铅合金电极在使用过程中容易变形，从而造成短路、降低电流效率、增大电能耗。

钛基涂层电极于1968年研制成功，40多年来，已经发展成为金属氧化物电极的主要形式，这一电极体系因电极的抗损耗能力强，随着时间的延续可以保持尺寸稳定而发被称为DSA形稳阳极[35](dimensionally stable anode)。DSA电极一方面克服了传统的石墨电极和铅合金电极的一些不足之处，另一方面也为电化学工业电极的制备提供了一条新思路，即可根据反应的具体要求，在材料加工阶段做出相应的调整，促进金属氧化物电极的应用。论文网

研究较多的是具有催化活性的过渡金属氧化物钛基涂层电极Sn、Sb、Mn、Co、Ta、Nb、Ru、Ir、Y、Zr 和La等[36]。大量的研究发现IrO2、RuO2在酸性介质中具有很高的活性[37]，有着良好的开发应用前景。对DSA型电极进行改性的工作被深入地研究[38]，即以RuO2为主活性元的基础上，添加PbO2、TiO2、SnO2、Nb2O5、ZrO2、Co3O4、MnO2等金属氧化物，以达到在酸性溶液中有效提高电极稳定性和选择性的结果。

3.2 电化学反应器的研究开发

根据电化学反应所采用电极结构的不同，电化学反应器分为二维电极反应器和三维电极反应器。

二维平板电极[39]因构造简单、应用方便，在工业上使用较多，但这种反应器溶液与电极接触的有效电极面积小，传质问题不能很好的解决，同时需要投加大量电解质，增加了处理成本。

Backhurst等[40]于20世纪60年代末期提出三维电极的概念，三维电极是在传统二维反应器极板间填充有一定导电能力的粒状或碎屑状材料，填充材料通过感应带电后成为新的一极；三维电极通过增大电化学反应的空间区域，极大的增加了电子的传递量，提高了电流利用效率。三维电化学反应器目前仍处在实验室研究阶段，其实际工业应用面临许多问题，如填充材料的“堵塞”问题，以及三维空间里电流分布不均造成的短路电流和旁路电流问题等。

1973年，Fleischm等[41]研制成功了双极性固定床电极(Bipolar Packed Bed Electrode简称BPBE)，内电极材料在高梯度电场的作用下复极化，形成双极粒子，分别在小颗粒两端发生氧化-还原反应，每一个颗粒都相当于一个微电解池，由于每个微电解池的阴极和阳极距离很小，迁移就容易实现。同时，由于整个电解槽相当于无数个微电解池串联组成，因此效率大大提高。

要促进电化学技术的实际应用，尤其针对有机物浓度含量低、导电能力差的有机废水，亟需开发新型的电化学反应器。

4 电化学方法具有的优势

电化学水处理技术具有以下优点[42]：(1) 过程中产生的自由基可以直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为CO2、H2O和简单有机物，不产生或很少产生二次污染，是一种环境友好技术；(2) 电化学过程一般在常温常压下就可进行，能量效率高；(3) 电化学方法可以单独使用或与其他处理方法结合使用，如作为前处理方法, 可以提高废水的可生物降解性；(4) 电解设备及其操作一般比较简单，建设和运行费用较低。