電芬頓設(shè)備
溶液中溶解氧和空氣在適當(dāng)陰極材料上發(fā)生的兩電子兩還原反應(yīng)，使得電生成H2O2可以應(yīng)用于污水處理。目前發(fā)現(xiàn)的可用于陰極的材料有汞電極、石墨電極、氣體擴(kuò)散電極和三維電極。所謂三維電極是指相對(duì)于體積具有很大的表面積的電極，像是碳?xì)帧⒒钚蕴坷w維(ACF)、網(wǎng)狀玻璃碳(RVC)、碳海綿和碳納米管等。
由于汞電極具有毒性，因此現(xiàn)在很少應(yīng)用。對(duì)于碳電極來(lái)說(shuō)，其是無(wú)毒的，而且對(duì)于析氫反應(yīng)的過電勢(shì)較高，對(duì)于H2O2的降解有低的催化活性，此外其具有較好的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性[1]，因此被廣泛研究。但是，氧氣在溶液中的溶解度是很低的，因此氣體擴(kuò)散電極和三維電極逐漸發(fā)展起來(lái)。
氣體擴(kuò)散電極(GDE)具有細(xì)小的多孔結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有利于溶液中的溶解氧滲濾到電極內(nèi)部。這些電極擁有大量的表面活性電位，有利于O2快速還原和H2O2的累積。劉栓等[8]以石墨烯與聚四氟乙烯混合壓片制成的石墨烯電極為陰極，在pH為3時(shí)降解羅丹明B(RhB)和2，4-二氯苯酚。結(jié)果表明，石墨烯氣體擴(kuò)散電極電極相對(duì)于石墨擴(kuò)散電極具有更好的降解效果。MarcoPanizza[9]等人應(yīng)用購(gòu)買的氣體擴(kuò)散電極降解茜素紅溶液，考察了Fe2+、應(yīng)用電流、溶液pH和溫度對(duì)其降解的影響，并分析了降解的機(jī)理。
相對(duì)于二維電極，三維電極可以縮短反應(yīng)時(shí)間和提高反應(yīng)速率。三維電極的制備一般是采用流動(dòng)床、固定床或是多孔材料實(shí)現(xiàn)的，其中多孔材料被廣泛的應(yīng)用于廢水的處理。Li[10]等人將Fe@Fe2O3負(fù)載于ACF上制備成陰極降解羅丹明B(RhB)，考察了降解效果隨pH和陰極電勢(shì)的影響。
催化劑的影響
根據(jù)催化劑的狀態(tài)不同可electro-Fenton法分為均相electro-Fenton和異相electro-Fenton。均相electro-Fenton是指反應(yīng)的催化劑與溶液是均一的，即所用的催化劑是液態(tài)的，而異相electro-Fenton是指反應(yīng)的催化劑與溶液不是均一，即所用的催化劑為固體。
均相electro-Fenton的研究發(fā)展較早，研究較多，體系較成熟。但均相electro-Fenton存在一定的缺陷，包括反應(yīng)條件苛刻(pH=3)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)形成鐵催化劑會(huì)發(fā)生絡(luò)合而失活，影響反應(yīng)的效果。因此異相electro-Fenton發(fā)展起來(lái)，其克服了均相electro-Fenton反應(yīng)條件苛刻，催化劑絡(luò)合失活和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，因此被廣泛研究和應(yīng)用。
Xu[11]等人研究了用零價(jià)鐵納米顆粒作為催化劑降解4-氯-3-甲基苯酚(CMP)，在降解過程中考察了pH、CMP初始濃度、零價(jià)鐵用量和H2O2濃度對(duì)其降解效果的影響情況，結(jié)果表明，在0.5g零價(jià)鐵催化劑和3.0mMH2O2條件下，降解的*優(yōu)條件為pH為6.1，CMP初始濃度為0.7mM。這表明在偏中性的條件下，異相催化劑仍有很高的催化降解效果，說(shuō)明異相electro-Fenton可應(yīng)用較寬的pH范圍內(nèi)。
除了Fe2+/Fe3+外，其他金屬也可電催化產(chǎn)生˙OH。Zhang[12]等人應(yīng)用蒽醌磺酸鹽/聚吡咯制備的陰極和CuO/Al2O3構(gòu)建異相electro-Fenton降解偶氮染料。結(jié)果表明該體系*優(yōu)條件為溶液pH為4.3，陰極電勢(shì)為-0.4V，氧氣量為0.4ml/min，CuO負(fù)載量為5.78wt%，反應(yīng)溫度為70℃，CuO煅燒溫度為450℃時(shí)，降解效果*好。該文章為其他金屬催化劑催化污染物的降解提供了依據(jù)。
此外，二元或多元金屬催化劑也被廣泛關(guān)注。Xia[13]等人采用共沉淀法制備了Fe-Cu二元金屬氧化物負(fù)載的Al-MCM-41催化劑，用于苯酚的礦化研究。該研究確定了反應(yīng)的*佳條件，并指出Cu在降解過程中起到維持在高pH范圍內(nèi)催化劑活性的作用，而Al為活性金屬中心提供了電子，增加了電子密度，使催化劑表面處于H+區(qū)域適于˙OH的生成。
其他因素的影響
除了上述因素外，影響electro-Fenton處理污水效果的因素還包括，O2的曝氣量、攪動(dòng)的速率、反應(yīng)溫度、電解質(zhì)的組成、應(yīng)用電勢(shì)和電流和污染物的初始濃度等。
在處理難降解廢水中，electro-Fenton法起到了很重要的作用。這是由于它能產(chǎn)生高效的，無(wú)選擇性的強(qiáng)氧化劑˙OH。隨著對(duì)其的不斷深入研究，electro-Fenton法也在不斷的發(fā)展，從對(duì)環(huán)境污染的Hg陰極到環(huán)境友好且高效的GDE和三維電極，從不分隔電解池到分隔電解池，從回收困難的均相催化劑到易回收的異相催化劑等等。
在未來(lái)electro-Fenton仍有需要不斷完善的技術(shù)方向：①異相electro-Fenton的不斷發(fā)展。相對(duì)于均相electro-Fenton，異相electro-Fenton在保持處理效率相同或是更高的情況下，克服了均相的缺點(diǎn)，在今后的研究中應(yīng)繼續(xù)提升異相electro-Fenton在實(shí)際中的應(yīng)用。
②其他金屬催化劑的使用。其他金屬的加入，可優(yōu)化electro-Fenton的反應(yīng)條件，進(jìn)一步提高反應(yīng)效率。且在二元或是多元金屬氧化物的合成中，各個(gè)金屬間會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，應(yīng)繼續(xù)研究它們之間的作用機(jī)理。③與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。目前有很多技術(shù)與electro-Fenton相結(jié)合，像是光電Fenton、超聲電Fenton、電化學(xué)過氧化技術(shù)、生物電化學(xué)過氧化技術(shù)等等。
