电化学氧化法处理氨氮分两种,一种是利用电场作用,使氨氮直接在阳极板上失去电子发生氧化反应,第二种是依靠电解过程中产生的强氧化性中间产物氧化氨氮,在这里分为存在Cl-和不存在Cl-两种情况,存在Cl-时去除氨氮类似于折点氯化法,不存在Cl-时主要是·OH氧化氨氮。
阳极材料在电化学氧化法处理氨氮中显得至关重要,不同的阳极材料会有不同的电化学性能。Shi-LongHe等分别从直接和间接电化学氧化处理氨氮中的氨氮去除率,NO2-和NO3-的产生量进行分析,讨论不同阳极材料的循环伏安曲线,对三种商业阳极材料Ta-Ir/TiO2,Rh-Ir/TiO2和PbO2/TiO2用于电化学氧化法处理氨氮的电化学性能作出了评价。结果表明,PbO2/TiO2很适合解压床氨氮的直接氧化,而在PAC填料反应器中,由于PAC的存在,三个阳极直接氧化氨氮的效率相似,当反应体系中存在Cl-时,Rh-Ir/TiO2是三者中有效的间接氧化氨氮的阳极材料。陈晨等采用自制的SnO2-C以及SnO2-Sb2O3-C作为电化学氧化阳极材料。通过循环伏安伏安曲线和阻抗测试研究实验分析,在氨氮氧化过程中,VulcanXC-72炭黑载体对电化学氧化阳极材料的活性有所提高,Sb的掺杂也提高了电化学氧化阳极材料的活性。研究还表明,强碱条件下氨氮的降解效率更高。
关于电化学氧化氨氮机理的研究,大多是推断而来。为进一步明晰电化学氧化法处理氨氮的反应历程,王春荣等在佳电解反应条件下,采用高效液相色谱对多种影响因素下的活性物质及中间产物进行了定量分析。实验结果表明,·OH量随电流密度的增加而增加,Cl-的存在和碱性条件都不利于·OH的产生,在Cl-存在条件下,氨氮的去处主要是Cl-参与的类似折点氯化法的间接氧化,溶液pH尽量保持在中性或酸性条件,以及电流密度好大些,因为这样产生的NO2-和氯胺有害副产物就能更少。
电化学氧化法处理氨氮也有传统的二维电极电化学氧化法和新型的三维电极法之分,三维电极法较二维电极法有较高的面体比和电流效率,且时空产率更大,因此,近年来三维电极电化学氧化法处理氨氮成为了电化学氧化法处理氨氮的研究热点。
丁晶等对二维和三维电极电化学氧化处理氨氮进行了对比。研究发现,二维电极电化学氧化氨氮去除率与电解时间成正比,而三维电极处理氨氮是在多种物理化学过程协同作用下进行的,其氨氮降解率和电流效率都更高。穆甜等利用自制的三维电极氧化装置对氨氮废水进行处理,考察三维电极法处理氨氮的各个影响因素,包括电解时间、电解电压、Cl-浓度和pH值,并对氨氮的主要去除途径和氧化机理进行了分析。结果表明,在一定范围内,三维电极对氨氮的去处率与电解电压、电解时间和电解质浓度都成正比,而pH是在中性条件下佳,三维电极法同二维电极法一样,去除氨氮的途径都是通过游离氨(NH3)在阳极上的直接氧化或Cl-存在时类似折点氯化法的与NH4+发生间接氧化。三维电极法对低浓度和高浓度的氨氮都有很好的去处效果。郑贝贝等使用三维电极法对高浓度氨氮(2200mg/L)废水进行处理后,出水NH4+-N