电催化与有机废水处理
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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
半导体材料处于一定强度的电场时, 其价带电子也会越过禁带进入导带,同时 在价带上形成电激空穴。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发生氧化 还原反应。
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
氯代醛在石墨电极的电解氧化作用 下，75% 的有机氯代化合物可被分解， 氧化得到毒性较小的化合物。
电催化 与有机废水处理
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
电催化氧化（Electro-catalytic Oxidation） 是指通过阳极反应直接降解有机物或产生羟 基自由基·OH、Cl2、O2及O3一类的氧化剂 降解有机物的方法。
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。
目前经常使用的催化剂仍是以半导体 材料TiO2为主要原料,经过不同的改性、修 饰制备而成的。为了减少催化剂的流失,大 多也采用负载型催化剂,载体常选择既具有 导电性又比较稳定的金属钛颗粒。
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。
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H2 O2 ： ＆ 酸性条件下:
O2 +H+ +2e ＆ 碱性条件下:
H2 O2
O2 + H2 O + 2e HO2-+ OHHO2- + H2 O + 2e H2 O2 + OH-
处理水中醇类有机物
投在入含1醇m废ol水/L中的，N以aO不H溶作性电P解bO质2，作当阳电极流， 密度为0.19～0.22A/cm2时电解3h,可使 废水中的甲醇全部分解。
含解乙氧二化醇，的CO废D水可，从采用28P0b0O02m作g阳/L极降进到行电 500mg/L。
电催化氧化技术的应用
处理水中酚类有机物
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
影响电催化氧化效率的因素
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
当时存在的问题
电力缺乏
能耗较高
电化学理论局限
电催化氧化技术的发展
20世纪60年代
电化学理论研究不断深入 电极材料研究不断取得进展 “氧化物修饰电极”的出现等
推动电催化氧化 技术的发展
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
提 供 理论依据
电催化氧化方法 降解有机污染物
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
电催化氧化技术的优点
电催化氧化法的优点：
能量效率高，一般常温常压下即可进行 既可单独处理，又可作为前处理
电催化氧化技术的应用
来自百度文库
电催化氧化技术 目前广泛应用于 降解水中所含的
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
处理水中胺类有机物
在含胺废水中，一般采用PbO2作阳 极，苯胺很容易去除，但想要进一步 氧化成 CO2，则比较困难。
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”。
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
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
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
半导体材料处于一定强度的电场时, 其价带电子也会越过禁带进入导带,同时 在价带上形成电激空穴。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发生氧化 还原反应。
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
氯代醛在石墨电极的电解氧化作用 下，75% 的有机氯代化合物可被分解， 氧化得到毒性较小的化合物。
电催化 与有机废水处理
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
电催化氧化（Electro-catalytic Oxidation） 是指通过阳极反应直接降解有机物或产生羟 基自由基·OH、Cl2、O2及O3一类的氧化剂 降解有机物的方法。
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。
目前经常使用的催化剂仍是以半导体 材料TiO2为主要原料,经过不同的改性、修 饰制备而成的。为了减少催化剂的流失,大 多也采用负载型催化剂,载体常选择既具有 导电性又比较稳定的金属钛颗粒。
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。
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H2 O2 ： ＆ 酸性条件下:
O2 +H+ +2e ＆ 碱性条件下:
H2 O2
O2 + H2 O + 2e HO2-+ OHHO2- + H2 O + 2e H2 O2 + OH-
处理水中醇类有机物
投在入含1醇m废ol水/L中的，N以aO不H溶作性电P解bO质2，作当阳电极流， 密度为0.19～0.22A/cm2时电解3h,可使 废水中的甲醇全部分解。
含解乙氧二化醇，的CO废D水可，从采用28P0b0O02m作g阳/L极降进到行电 500mg/L。
电催化氧化技术的应用
处理水中酚类有机物
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
影响电催化氧化效率的因素
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
当时存在的问题
电力缺乏
能耗较高
电化学理论局限
电催化氧化技术的发展
20世纪60年代
电化学理论研究不断深入 电极材料研究不断取得进展 “氧化物修饰电极”的出现等
推动电催化氧化 技术的发展
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
提 供 理论依据
电催化氧化方法 降解有机污染物
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
电催化氧化技术的优点
电催化氧化法的优点：
能量效率高，一般常温常压下即可进行 既可单独处理，又可作为前处理
电催化氧化技术的应用
来自百度文库
电催化氧化技术 目前广泛应用于 降解水中所含的
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
处理水中胺类有机物
在含胺废水中，一般采用PbO2作阳 极，苯胺很容易去除，但想要进一步 氧化成 CO2，则比较困难。
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”。
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
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