电化学氧化法处理2,5-二氯对苯二胺废水的研究(2)
印染废水的处理方法大体上可分为两类[3]，一类是通过各种外力作用，把有害从废水中分离出来，称为分离法，包括吸附法、絮凝沉淀法、气浮法、萃取法、离子交换法等;另一类是通过化学或生化的作用，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经过分离给予除去，称为转化法。化学转化法有中和法、氧化还原法、化学沉淀法和电化学法。生化转化法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法等。
电化学法处理印染废水的机理[4]是利用电解氧化、电解还原、电解絮凝或电解上浮等作用破坏分子的结构或存在状态而脱色，不仅对待降解有机物具有好的选择性，而且具有设备小、占地少、操作简便、易实现自动化、运行管理方便、COD去除率高和脱色好等优点，是一种有效的处理技术，已成为印染废水处理的一种有效工艺。
1.2 电化学氧化法概述
电化学氧化分为直接电化学氧化法和间接电化学氧化法两种[5]。直接电化学氧化是通过阳极直接氧化，使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质。间接阳极氧化则是通过阳极(一般是惰性阳极)反应产生具有强氧化作用的中间物质，如超氧自由基(•O2)，H2O2，羟基自由基(•OH)等活性自由基。自由基的强氧化性直接氧化水体中的有机物污染物，最终达到氧化降解污染物的目的[6]。由于该技术能有效地破坏生物难降解有机物的稳定结构，使污染物彻底降解，无二次污染或少污染，多功能、灵活性、易于控制等优点。近年来，电化学氧化技术在环境污染治理方面越来越收到人们的重视，成为研究领域的一个热点。
1.3 电化学氧化原理
电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性来直接降解水中的污染物，或是羟基自由基等一类的强氧化剂降解水中有毒污染物[7]。按氧化机理的不同可以分为两种，一种是直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，对于直接氧化而言，如反应物浓度过低，会导致电化学表面反应受传质步骤限制。在含氰化物、含酚、含醇、含氮有机染料的废水处理中，直接电化学氧化发挥了非常有效的作用[8]。另一种是间接氧化，即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应，氧化被处理污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。
有研究表明[9]，有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应机理和产物同阳极金属氧化物的价态和表面上的氧化物种类有关。在金属氧化物MOx的阳极上生成的较高价金属氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物；在MOx阳极上生成的自由基MOx (•OH) 有利于有机物氧化燃烧生成CO2。
具体的过程[10]是首先溶液中的H2O或[•OH]在阳极上放电并形成吸附的羟基自由基，吸附态的羟基自由基与有机物发生电化学反应，主要有脱氢、亲电加成等，可使有机物逐步降解直至完全矿化，反应过程如下：
MOx + H2O →MOx [•OH] + H+ + e-
R + MOx[•OH]y → CO2 + MOx + y H+ + e-
如果吸附态羟基自由基能与氧化物阳极发生氧化反应，并使羟基自由基中的氧迅速转移到氧化物阳极上，而形成高价氧化物MOx+1，则MOx+1与有机物发生选择性的氧化反应。
MOx [•OH] → MOx+1+ H+ + e-
R + MOx+1 → MOx+ CO2+nH++ne-
使用不同的电极材料,可以产生两种不同的电化学过程。例如在SnO2上发生的是电化学氧化，而在Pt，Ti/RuO2上则发生电化学转化过程。
1.4 电化学氧化法在水处理技术的研究进展
早在20世纪40年代就有人提出利用电化学法处理废水[11]，但由于当时电力缺乏，成本较高，因此发展缓慢。20世纪60年代初期，随着传质理论、材料科学及电力工业的迅速发展，电化学法开始引起人们的注意。80年代以后，电化学法因其独特的优越性引起了人们的广泛关注。以往很长一段时间，该技术主要应用于重金属离子的去除和同收[12]，近年来随着电化学理论的深入研究，证实电化学在废水处理中的应用十分广泛。