一种去除废水中有机污染物的新工艺

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工业废水中的有机污染物正在进入环境，威胁着人类和野生动物的健康。传统的污水处理方法不能有效去除难降解污染物。为了解决这个问题，圣戈班及其学术伙伴开发了一种新的电化学高级氧化工艺，可以在不需要有害化学物质的情况下去除有机污染物。该系统的秘密在于其灵活、可调的TiOx阳极。

几乎每一个工业过程都会产生废水。工业污水可能含有一系列有机污染物，从纺织工业的酚染料到造纸工业的木质素。

每一天，我们都更多地了解污染物对环境和健康的危害。因此，在这些化合物进入我们的供水系统之前，将它们从废水中去除是至关重要的。随着工业废水处理要求越来越严格，法规也开始反映这一需求。¹

传统的污水处理效率低下

工业废水采用生物、热和/或物理化学方法处理。然而，尽管采取了这些措施，废水中的一些有机化合物，通常被称为“微污染物”或溶解有机碳(doc)，仍然存在。它们不会被生物降解，也不会在高温下分解，也不会被物理化学过程所去除。^1，2

因此，微污染物仍然以极低的浓度留在废水中，并进入地下水。在全球的河流、湖泊、海洋和饮用水中都发现了这些化合物。许多分子在环境中积累，对野生动物有毁灭性的影响。令人担忧的是，抗生素也可能成为微污染物，增加与抗生素耐药性有关的问题的普遍性。^3.

新的污水处理方案有望根除比以往更多的污染物，并帮助该行业满足执法机构的严格要求。⁴

高级氧化技术可以满足废水处理的挑战

高级氧化技术是传统废水处理的一个有吸引力的选择。它们生成羟基自由基，羟基自由基具有很高的氧化电位，所以它们与大多数持久性有机分子反应并消除它们。因此，先进的氧化技术提供了快速和完全降解微污染物的过程中不产生废物或污泥。然而，它们的安装和运行成本很高。¹

有几种不同的高级氧化技术，采用不同的方法生成羟基自由基。臭氧、过氧化氢和/或紫外线都被用来产生去除微污染物所需的羟基自由基。然而，臭氧和过氧化氢是昂贵和危险的化学物质，不应该释放到环境中，所以必须小心清除任何残留。^1，5

电化学高级氧化过程消除污染物，不含有害化学物质

圣戈班及其学术伙伴现在已经开发了一种利用氧化钛(TiOx)陶瓷阳极通过电化学氧化生成羟基自由基的工艺。该系统不需要任何过氧化氢或臭氧，降低了运行成本和对环境的影响，同时提高了安全性。

他们的系统是灵活的，他们的阳极可以用于几种类型的电化学电池。对于低浓度污染物的应用，可以使用多孔二氧化钛管，具有良好的孔隙度。对于这些电池，在少量的压力下，废水被注入到电化学系统的阳极和阴极之间的空隙中。一些废水流经氧化钛管的多孔壁，任何有机污染物都会与阳极表面的羟基发生反应。渗透液中的微污染物被消除，滞留液被再循环。在污染物浓度较高的情况下，可能更适合使用平面几何形状和更粗孔隙的类似系统，不需要额外的压力。

试点测试证明了该系统的可行性

圣戈班的研发团队已经建立了各种试验系统来测试他们的TiOx阳极。在一个例子中，他们生产了孔隙率为30%的TiOx阳极管，平均孔径为1.5-2µm。研究小组将一种叫做AO7的难降解染料溶液泵入罐中，并施加1A电流，使阳极极化。染料进入槽前的浓度为175 mg/l，对应的总有机碳(TOC)含量为77 mg/l。所产生的渗透液几乎是透明的，TOC为1 mg/l，表明该装置几乎完全去除了染料及其降解产生的副产物。

该团队还成功地用许多其他难处理的污染物测试了该设备。在另一项测试中，制药废水在一个有两个阴极和一个阳极的电池中循环，这一处理几乎完全消除了有机污染物。

系统是灵活的;根据废水和要去除的污染物的组成，可以将不同的阴极和阳极组合布置在平面或管状结构中。此外，电流可以根据污染物浓度和流量进行调整。

定制的孔隙尺寸，最大效率

不幸的是，含有大量有机污染物的废水会污染电化学高级氧化系统的多孔阳极，降低其性能。为了弥补污垢的潜在影响，Saint-Gobain开发了一系列不同孔隙率的多孔电极，从具有小孔隙的TiOx泡沫到几毫米孔径的网格。

圣戈班可以根据具体应用情况调整TiOx阳极的孔径，以优化工艺效率，同时避免污垢风险。更重要的是，你们系统的废水样品可以送到圣戈班实验室进行检测。使用他们的实验室电池，他们可以确认该系统将适用于您的特定应用，估计您的电极需求，并预测系统的能源消耗。因此，在安装之前，您可以确信它们拥有正确的系统。

综上所述，高级氧化工艺可能是去除有机微污染物的最佳途径。与其他先进的氧化技术相比，Saint-Gobain设计的电化学工艺可以提供更低的运行成本和环境影响。更重要的是，他们的系统是灵活的，可以调优到您的应用程序，以获得最大的效率。想了解更多，请访问他们的网站。

参考文献

1. 废水处理的高级氧化工艺:新兴的绿色化学技术- Ameta S, Ameta R，学术出版社，2018。
2. “什么是微污染物，如何从我们的供水系统中去除它们?”“https://www.azocleantech.com
3. “废水中新兴微污染物的发生、运输、监测和处理-来自全球视角的综述”，江俊强，周智，Sharmab VK，微化学杂志，2013。
4. “用于废水欧洲杯足球竞彩修复的纳米材料”——Gautam RK, Chattopadhyaya MC, Butterworth-Heinemann, 2016。
5. “地面臭氧污染”