摘要: 本文对目前我国的水污染现状进行了分析，对水处理的物理、化学、生物方法进行了综述，并重点评述了水处理中的高级氧化技术。光催化氧化技术作为一种高效、无二次污染和潜在利用太阳能源的高级氧化技术得到了深入的研究；同时电化学催化氧化凭借着高... 展开 本文对目前我国的水污染现状进行了分析，对水处理的物理、化学、生物方法进行了综述，并重点评述了水处理中的高级氧化技术。光催化氧化技术作为一种高效、无二次污染和潜在利用太阳能源的高级氧化技术得到了深入的研究；同时电化学催化氧化凭借着高的能源利用效率、设备简单、成本低、易自动化控制和无二次污染的特点而得到大家的关注；光催化氧化和电化学降解有机物就成为了研究热点。但是高能耗的问题是电化学在工业上的应用存在的一大障碍，降低电能的消耗必将促进电化学氧化的工业化。 Fenton试剂的发现已经有100多年历史。Fe2+和H2O2是经典Fenton试剂中必须的两种原料。由于在反应需在酸性(pH=2-3)条件下进行，且要消耗大量的Fe2+和H2O2，导致其在实际使用中具有很高的成本。将Fenton氧化和电化学方法结合起来(电-Fenton)：利用空气电极在阴极电位下产生H2O2来在线生成Fenton反应中所必要的双氧水；同时结合具有高稳定性和吸附能力的碳纤维(ACF)，制备了纳米铁Fe@Fe2O3/ACF空气电极，Fenton反应所需要的铁离子也可以在电-Fenton过程中在线产生。 以模拟的RhB废水为处理对象，研究发现该体系具有较宽的pH适用范围，Fenton试剂在线生成和回收，从而克服了经典Fenton在水处理过程中的缺点。通过SEM，XRD，TEM，HRTEM，以及EDX的表征了Fe@Fe2O3/ACF电极的形貌、结构及组成。研究了影响电-Fenton的相关因素，如溶液的初始pH值，不同的铁源，以及不同的施加电位等对降解效果的影响；同时结合电化学的知识和碳纤维的性质，对Fe@Fe2O3/ACF电极的电-Fenton降解RhB机理进行了推测。在阴极电位下，水被还原为H2O2，电极上的Fe0与水反应形成Fe2+,Fenton反应后Fe3+可以由Fe0或电极上的电子还原为Fe2+。通过Fe0-Fe2+-Fe3+-Fe2+循环，保证了Fe2+和H2O2反应产生大量羟基自由基，这就是电极在循环几次依旧具有很好的催化降解有机物的原因。 设计了“双池双效”的光电化学反应器，研究了半导体材料光电催化降解RhB。采用水热技术制备了纳米球结构的Bi2WO6。使用类似“刮刀法”在导电玻璃上制备了纳米Bi2WO6/ITO电极。在三电极的体系中，对模拟的有机废水罗丹明B进行光电催化降解实验。考察了影响光电催化的几个因素(溶液的pH，阳极上施加的电位，电解质等)对降解的影响。通过电化学阻抗的研究对光电催化的机理进行了简单的推断。同时电极使用600分钟后仍然保持稳定。最后，研究了作为电-Fenton阴极池和光电催化阳极池降解RhB的协同作用。结合前面的电-Fenton和光电催化技术，比较了电-Fenton和光电催化在单池和双池反应器中的电流效率。研究了不同施加电位、不同pH下单池与双池反应器电流效率。通过计算罗丹明B降解速率和电流效率，发现采用双池的降解体系比单池具有很高的电流利用率和降解效率。由于双池操作简单，可以分别对不同性质溶液进行处理，可以达到“双池双效”的处理效果，具有很好的应用前景。 收起