电化学技术在环境污染治理中的基本方法及应用综述

电化学技术在环境污染治理中的基本方法及应用综述天道尘心（XXXX大学XXXXXXX学院，XXXXXXXXXX）摘要：随着经济的发展，环境污染状况日益严重，环境保护和污染治理已受到国家政府的高度重视。当前，电化学技术经过多年前的发展完善，已形成了独特的优点和特性，在环保领域发挥着重要作用。本文结合电化学技术的特性及其处理污染物的基本方法，对电化学技术在环境污染治理中的应用进行综述。关键词：电化学技术；环境污染治理；环境化学电化学技术主要是通过控制电极电势，实现物质的氧化或还原，以达到处理污染物的目的[1]。具有环境兼容性高、能量利用率高、可控制性、多功能性等特点。同时，还可及时、准确、全面地反反映环境质量和污染源现状及发展趋势[2]。因此，其在环境污染检测及污染物处理方面发挥着重要作用。1电化学在环境污染治理过程中的优越性在电化学过程中使用高效、清洁的电子作为强氧化还原试剂，是一种基本上对环境无污染的绿色技术，环境兼容性高。以电场能为反应动力，能量利用率高[3]。同时，由于界面电场中存在着极高的电位梯度，电极相当于异相反应的催化剂，可减少因添加催化剂而带来的环境污染。并且电化学反应过程具有较高的选择性。与生化法相比，电化学方法一般不受反应物生物毒性的影响，可有效处理高毒性、高腐蚀性有机物，也可以作为生化方法的预处理[4]。另外，电化学技术还具有设备简单、灵敏度和准确性高等优良特性。2电化学技术在环境污染治理中的基本方法电化学技术处理环境污染的基本方法包括电化学氧化、电化学还原、电渗析、电凝聚、电吸附、光电化学氧化等。2.1电化学氧化电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种，在阳极进行反应。直接氧化是通过阳极氧化直接将污染物氧化为无害物质；间接氧化则通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应，使被处理污染物氧化，最终转化为无害的物质[5]。2.2电化学还原通过阴极还原反应去除环境污染物。分为阴极直接还原和间接还原，基本处理方式与电化学氧化类同。主要用于氯代烃的脱氢和重金属的回收[6]。2.3电渗析依靠在电场作用下选择性透过膜的独特功能，使离子从一种溶液进入另一种溶液中，达到对离子化污染物的分离和浓缩。利用电渗析出处理金属离子，得到浓缩的金属盐溶液，并显著改善出水水质[7]。2.4电凝聚电凝聚法也称作电气浮法，即在外电压作用下使可溶性阳极产生大量阳离子，通过对胶体污染颗粒进行凝聚，同时在阴极上析出大量氢气，并与絮体粘附在上浮，从而实现污染物的分离[8]。2.5电吸附利用电极作为吸附表面，像传统吸附过程一样进行化学物质的回收。它可以用来分离水中低浓度的有机物和及其他一些有害物质。为了维持较高的吸附特性，一般采用大比表面积的吸附电极[9]。2.6光电化学氧化亦称为电助光催化。通过半导体材料吸收可见光和紫外光的能量，产生“电子—空穴”对，并储存多余的能量，使得半导体粒子能够克服热动力学反应的屏障，作为催化剂使用，进行一些催化反应[10]。3电化学技术在环境污染治理中的应用3.1液相污染物利用电化学氧化还原、光电化学氧化、电沉积等电化学方法，可以处理许多有毒重金属离子、有毒无机盐(包括氰化物、硫氰酸盐)、硫酸盐、硫化物、氨等无机废液。随着电镀、冶金、印刷电路、显影等许多工业的发展，含金属离子的废液排放量逐年增加，而传统加碱沉淀金属离子的方法只能使Cu、Zn等少数金属离子达到排放浓度要求，且对环境有较大污染，因此促进了电化学方法处理金属离子稀废液的发展[11,12]。此外该法也被用于处理含酚、含油、含细菌废水[13,14]。3.2气相污染物采用电化学方法可处理净化化工厂、热电厂等在生产过程中所排放的含有毒害物质(如Cl2、H2S、SO2、NO、CO2等)的废气。电化学方法去除气态污染物包含两个步骤：首先，气态污染物通过电解液被吸附或吸收，然后，污染物直接在电极上发生电化学转换，或者利用均相、异相氧化还原媒介对污染物进行转换，使其转化为无害无害物质。3.3土壤的电化学修复电化学方法清除土壤污染物的过程主要包括电迁移、电渗和电泳三种机制。其基本原理是在电流的作用下[15]，在阳极区产生酸，酸液穿越土层，从土壤颗粒表面解附污染物；之后通过的电流促使土壤间隙中的相关物质和电极区人为引入的处理液发生电迁移，离子以电迁移或对流和扩散的方式在土壤中运动，并在阴极通过电沉积的方式除去重金属物质；最后,利用电流产生电势差，使有机污染物随含带电离子的液体做电渗流动，然后通过辅助设备，例如离子交换膜或化学沉淀去除。利用此法可以清除土壤或泥浆中的放射性物质、重金属、某些有机化合物或无机化合物等有害物质[16]。3.4电化学环境监测电化学酶传感器是以电化学反应为基础，结合生物酶技术制成的一类新型传感器[17]。可用于监测环境中有机污染物、无机污染物和重金属等污染物。具有高选择性、特异性、响应时间快、易于操作、设备便携等优点[18]。可简化环境监测涉及到采样、样品处理、样品运输等许多复杂的步骤，实现简便、灵敏、快速的原位监测。目前已被广泛用于H+、O2、CO2、SO2、NO2、NH、乙醇、麻醉剂、神经性气体、金属离子等的分析和控制。4结语电化学技术作为一种绿色环保技术，相较于其他传统环保技术具有高效、准确、灵敏、便于携带、操作简便等优点。但仍存在着能耗大、成本高、有副反应等方面的问题有待解决，直接影响到电化学技术的推广应用。随着电化学技术的不断发展，相信在不久的将来将会产生低能耗、低成本、副反应少的新技术。参考文献：[1]崔晓丽,赵汝琪,范小振.电化学技术在环境保护中的应用[J].河北化工,1999,(1):32-34.[2]高盐生,董江庆.电化学技术在环境污染治理中的应用[J].内蒙古环境科学,2008,20(1):81-83.[3]陈薇,邓冰葱.电化学在环境工程领域中的应用[J].化学与粘合,2004,4:226-230.[4]钟灿鸣,洪浩峰,潘湛昌.电化学技术与环境保护的应用[J].化学工程与装备,2010,(7):157-159.[5]王翠,史佩红,杨春林等.电化学氧化法在废水处理中的应用[J].河北工业科技,2004,21(1):49-52.[6]ATAPHDIP,JEDRALW.Electrochemicaloxdantgenerationforwastewaste.[7]陈武,李凡修,梅平.废水处理的电化学方法进展[J].湖北化工,2001(1).[8]冯玉杰,李晓岩,尤宏等.电化学技术在环境工程中的应用[J].北京:化学工业出版社,2002.[9]侯峰岩,王为.电化学技术与环境保护[J].化工进展,2003,22(5):471-476.[10]刘丽萍.浅谈环境保护中的电化学技术[J].职业技术,2008,(2):79-80.[11]HuangChaoLun,LiuHui,XiuRong.StudiesofanAllsostateRanitidineSensor[J].SensorsandActuatorsB:Checal,2000,66(1,3):103-105.[12]YoonHyoJung,ShinJaeHo,LeeSungDongetal.SolidsIonSensorswithaLiquidJunctionfreePolymerMembrabasedReferenceElectrodeforBlodAnalysis[J].SensorsActuatorsB:Chemical,2000,64(1,3):8-14.[13]朱宏丽,等.三元电极电解在水处理中的应用[J].环境科学,1985,6(6):36-40.[14]熊英健,范娟,朱锡海.三维电极电化学水处理技术研究现状及方向[J].工业水处理,1998,18(1):5-8.[15]RFProbstein,REHicks.Science,1983,260:498.[16]D.Rahner,G.Ludwig,J.Rohrs.ElectrochemicallyInducedReactionsinSoils-aNewApproachtotheinsituRemediationofContaminatedSoils:Part1andPart2[J].Electrochem.Acta,47(9):1395-1414.[17]LoweCR.TrendsBiotechnol.1984,2:59-65.[18]LuXB,ZhouJH,LuW,LiuQ,LiJH.Biosens.Bioelectron.2008,23:1236-1243.