高盐含酚废水(如煤化工、制药废水)的处理是工业水处理的难点。废水中高浓度的盐分(主要为NaCl)虽然为电化学氧化提供了良好的导电性,但氯离子在阳极被氧化为活性氯和有毒的氯代有机副产物,带来二次污染风险。紫外活化过硫酸盐技术能产生强氧化性的硫酸根自由基(SO₄·⁻),但对高盐废水中的酚类降解效率受限于传质。将紫外/过硫酸盐与电化学氧化相耦合,可以构建一个多机制协同的深度处理系统。
该系统的核心是一个流通式电化学反应器,阳极为钌铱钛涂层电极(DSA),阴极为石墨毡,反应器内集成紫外灯管(254nm)。在反应过程中,阳极电解废水中的氯离子产生活性氯(HOCl/ClO⁻),紫外光同步活化过硫酸盐(PS)产生SO₄·⁻和·OH,同时紫外光解活性氯产生氯自由基(Cl·)和额外的·OH。SO₄·⁻、·OH和Cl·等多种活性物种协同进攻酚类有机物,实现了高效矿化。更为重要的是,紫外光的照射使得活性氯被持续光解,避免了其大量积累,从而从源头上抑制了氯代有机副产物的生成。同时,电化学阴极还原溶解氧产生H₂O₂,进一步增强了体系的氧化能力。
实验结果显示,在优化的电流密度(10mA/cm²)、PS投加量(5mM)和紫外光强下,该协同系统对苯酚(初始浓度100mg/L)的去除率在30分钟内达到99%以上,总有机碳(TOC)矿化率超过85%。出水中未检测到氯代酚等有毒副产物。与单独电化学氧化或单独UV/PS体系相比,协同系统的处理效率和电流效率分别提升了2.5倍和1.8倍。淬灭实验表明,SO₄·⁻对苯酚降解的贡献约占45%,·OH约占30%,活性氯物种约占25%。
该系统为高盐难降解有机工业废水的处理提供了一种清洁、高效、安全的新型高级氧化技术方案。未来可进一步探索将UV-LED光源和BDD电极引入该系统,以进一步提升电流效率和降低能耗。