文献综述

1.1引言

现代工业，特别是制药业、纺织业、焦化厂、炼油厂、石化企业等的发展，使含有难降解有机污染物的工业废水日益增多。 难降解有机废水中的有机污染物由于其结构稳定、可生化性差、毒性强等特点， 导致用常规的物理、化学、生物方法难以满足净化处理在技术和经济上的要求。

湿式氧化（WAO）和电催化氧化（EO）是目前处理难降解有机废水较为有效的两种方法。 湿式氧化处理各种高浓度难降解有毒有害废水已有装置应用于工业并取得了较好的处理效果， 但高温高压的苛刻运行条件严重限制了其在工业上的广泛应用。近年来， 催化湿式氧化致力于改善反应所需的苛刻条件， 虽然取得了一定的成效， 但是催化剂的引入，必须考虑到其广谱性以及中毒流失等问题，因此从经济性和工艺条件考虑，目前仍不能普遍应用。 而电催化氧化技术作为一种新发展的高级氧化技术， 它是通过阳极反应直接降解有机物， 或通过阳极反应产生羟基自由基（HO#183;）、臭氧一类的氧化剂降解有机物，这种降解途径使有机物分解更加彻底，不易产生毒害中间产物。 在反应中， 电子是主要反应试剂，不必添加额外化学试剂，设备体积小占地少，便于自动控制，不产生二次污染。 电催化处理有机废水由于处理效率高、操作简便、环境友好、设备简单等优点， 近年来已成为研究的热点。

但是目前的研究表明， 电催化氧化由于存在以下问题，在工业上还难以广泛应用。首先电化学氧化工艺处理有机废水的电极种类不多，目前常用的石墨电极等虽价格低廉，但强度差，在电流密度较高时电极损耗大，且电极氧化有机物能力差，电流效率低；PbO₂ 等不溶性阳极氧化有机物的能力高于石墨电极，但电催化性能较低，无法除去一些难氧化分解的有机物；贵金属电极虽对难降解有机物有较好的除去效果，但贵金属电极昂贵，且易中毒而失去电催化活性。其次传统的电解反应装置的传质问题尚未能得到很好的解决，尤其对于低浓度废水体系，传质因素限制了电极反应速率，使得电催化效率低下，能耗和经济成本增高，不具工业应用竞争性。

由于电催化氧化工艺能够有效处理难降解有机废水，为了降低电催化氧化工艺处理成本，人们除加强了对电极材料和电解装置的研究外，各种水处理技术与电催化氧化技术的联合应用也成为目前研究的热点。

2.电催化氧化水处理技术

2.1. 光电催化氧化技术

光电催化氧化技术是指一种光催化与电化学联用的一种新型深度氧化技术，主要是通过固定化技术把半导体光催化剂负载在导电基体上制成工作电极，并在工作电极上施加偏电压，同时光催化产生的氧化性很强的 HO#183;自由基， 能迅速降解有机污染物。 自 1972 年 Fujishima 等发现光照 TiO₂ 半导体电极具有分解水的功能，特别是 1976 年 Carey 等陆续报道了在紫外光照射下 TiO₂ 水体系可使各种难降解有机化合物降解以来，纳米 TiO₂ 光催化氧化技术作为一种水处理的方法引起了广泛的重视。 然而大量研究表明光催化过程的主要问题之一是半导体载流子的复合率很高，而导致量子效率低。 不少科研工作者在光电催化阻止光生电子-空穴复合方面做了大量的工作，如减小晶粒粒度、选择合适晶型、贵金属沉积、半导体复合及电化学与光催化结合等。 结果表明，将电化学引入光催化技术可显著提高反应过程的量子效率。 这种研究很快就发展为光电催化。 光电催化在工作电极上施加偏电压，使电子通过外电路流向阴极，把空穴转移到催化剂表面，且电解水副反应产生的大量活性氧充分提供光生电子的俘获剂，大大降低电子和空穴的复合，从而提高光子的效率。 光电催化氧化技术作为一种新的水污染控制技术， 其能否实用化的关键因素在于是否能研制出高效稳定且经济适用的光电反应器。 但是光电催化反应的研究工作目前大多局限于实验室阶段，其工业应用还有相当一段距离。

2.2. 超声-电催化氧化技术