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日益频繁的人类活动加剧全球的环境问题,以城市污水、工业废水为主的水污染问题显得愈加突出。随着人们生死水平的逐步改善,污废水中的含氮化合物浓度不时升高,特别是氨氮含量的增高,加剧了水体富营养化,惹起“水华”和“赤潮”的发作,严重毁坏了水生态环境,对鱼类及其他水生生物产生毒害作用。水体中的氨氮包括游离氨(NH3)和铵根离子(NH+4)两种,其中NH+4的存在,加大了城市给水厂的处置本钱。因而,去除水体中的氨氮对维护水体环境以及进步饮用水平安都非常必要。
氨氮废水来源普遍,主要集中于化工、食品加工、制药、养殖以及垃圾填埋场等范畴。目前,氨氮废水的处置办法很多,以吸附法、离子交流法、吹脱法为主的物化办法和以活性污泥法、生物膜法、厌氧氨氧化法为主的生化办法较为成熟。但是常见的物理、化学、生物等水处置技术都存在一些问题,由于城市水厂范围的不时扩展,需求一种更为高效的技术对水中的氨氮实行处置。随着研讨的逐步深化,高级氧化技术(AOPs)得以不时开展和运用。高级氧化技术是当前备受关注的新型氧化处置技术,主要经过反响产生的强氧化物质(•OH、•Cl、•SO-4等)来降解氨氮废水。近年来,国内外学者在不同浓度氨氮废水的氧化处置范畴展开了许多研讨,在已有的高级氧化技术的根底之上不时改进,以期在氨氮废水处置方面取得更大打破。
本文主要对电化学高级氧化技术的反响原理、优缺陷、处置效果等方面实行引见,讨论高级氧化技术的开展趋向,并提出瞻望。
电化学氧化技术处置氨氮废水主要分为直接氧化和间接氧化两种途径。
氨氮的直接电化学氧化是应用阳极产生的较高电势吸附氨氮,并经过与电极的直接接触实行电子传送和转移,以此到达降解氨氮的目的,反响原理见式(1)。
氨氮的间接电化学氧化是在强电场的环境下,应用阳极产生的强氧化物(•OH、OCl-等)对氨氮实行间接降解,分为溶液中存在Cl-(式(2)—(4))和不存在Cl-(式(5)—(7))两种状况。
由于电化学氧化技术具有反响疾速、操作简单、可控性好、无需添加氧化剂等优势,近年来在含氨氮污水的处置方面获得了显著的效果。Ding等[11]以RuIr/Ti氧化物电极为阳极、GF电极作为阴极,研讨不同Cl-浓度下氨氮废水的电化学反响性能,发现增加氯化物浓度以及电荷能够进步氨氮的氧化速率,其最佳Cl-质量浓度为250mg/L。Li等采用间歇实验研讨RuO2/Ti阳极电化学氧化去除氨的机制,发现氨氮的氧化主要归因于HOCl的间接氧化,仅有较少的NH3是在阳极的电极-液体界面处直接氧化或应用•OH的间接氧化。Xing等也得到相似的结果,采用电化学办法研讨养殖池废水处置,发现氨氮主要经过废水中生成的HOCl实行间接氧化。
由于废水中成分的复杂性,仅仅应用电化学氧化技术处置氨氮废水不能到达预期请求。近年来,很多学者应用电化学氧化技术以及其他工艺结合处置氨氮废水,以期应用改进工艺进步废水的处置效果。吴照学等经过向反响器中添加低压紫外汞灯,讨论电解与紫外协同去除养殖废水中的氨氮。研讨发现,在初始浓度不同的模仿养殖废水中,采用电解与紫外协同处置比单独电解处置的效果进步20%~45%,在处置实践养殖废水时,水中的NH3N的去除率也很高,到达92%以上。周宇等采用电化学臭氧组合工艺进行有机工业废水处理,重点调查电极资料、电流强度、臭氧量等不同反响条件对氨氮降解的影响。实验发现采用组合工艺能够明显进步氨氮的去除率,改善了单一电化学技术存在的能耗高、反响时间长、降解效果差等缺陷。
电化学氧化技术对电极请求较高,不同材质的电极资料对氨氮的氧化效率差异很大,因而寻觅适宜的电极资料是该技术亟待处理的问题之一。此外,实践工程运用中存在多种干扰要素,大大降低了氨氮的去除效果,障碍了该技术的工业化运用。