电催化-臭氧协同增效水处理技术研究进展与机理分析OA

电催化-臭氧协同技术(Electrocatalytic-Ozone,ECO)因其反应速度快、有机物矿化效率高且运行成本相对较低,已成为水处理领域的研究前沿与热点。本文系统综述ECO协同技术的研究进展,主要内容包括(1)技术分类,详细介绍了ECO的3种模式:电催化-臭氧氧化串联、臭氧-电催化氧化串联及电催化耦合臭氧氧化;(2)关键影响因素,重点分析了阳极材料(如镍锑共掺杂二氧化锡、石墨毡和活性炭纤维)、阴极材料(如碳–聚四氟乙烯复合材料、铁氮共掺杂碳纳米管)、电流密度、臭氧浓度及溶液pH等对反应性能的影响;(3)应用场景,系统评述了ECO在抗生素废水、印染废水、垃圾渗滤液等复杂水质处理中的效能验证。在反应机理方面,深入探讨了ECO体系中关键活性物种的生成及作用机制,如羟基自由基(·OH)的生成途径、贡献度及其协同效应,同时以苯酚和布洛芬为典型模型污染物,解析了其氧化过程中间产物生成、断键规律及最终矿化路径。此外,分析了含Cl^(-)废水电催化氧化过程中氯酸盐与副产物的生成机理。综合分析,尽管ECO技术展现出巨大潜力,但其工程化应用仍面临严峻挑战,如电极材料在复杂水质条件下的长效稳定性与广谱适应性有待提升;反应过程中多种活性物种共存及其相互作用,导致反应路径复杂、调控机制尚不明晰。基于此,对未来研究重点进行展望,包括先进电极材料设计、人工智能辅助工艺优化、多技术耦合的可行性评估及全生命周期环境经济性分析。综述整合ECO协同技术的最新研究成果,旨在为该技术在水处理工程中的规模化应用提供技术支撑。