电-芬顿：原位生成芬顿，高效安全治污

电-芬顿（EF）工艺是一种先进的电化学氧化技术，通过在反应器中原位生成芬顿试剂（H₂O₂和Fe²⁺），克服了传统芬顿法中化学品外部投加的限制。该工艺利用阴极和阳极的协同作用，不仅实现了高效的污染物矿化，还在安全性、成本效益及试剂管理方面展现出显著优势。其核心在于H₂O₂的原位生成与Fe²⁺的持续供给或再生机制。

电-芬顿 (EF) 工艺概述

• 通过电化学方法在反应器中原位生成芬顿试剂（H₂O₂和Fe²⁺），避免外部投加。
• 实现了更优越的过程控制和安全性，是高级氧化工艺 (AOPs) 的一种。

核心反应机理

• 阴极原位生成H₂O₂：氧气在碳基阴极（如碳毡）上进行两电子还原，直接在酸性废水中生成H₂O₂。
• Fe²⁺催化剂的供给/再生：
  • 牺牲阳极法 (均相EF)：使用铁或钢阳极，通过电化学腐蚀持续释放Fe²⁺，但易产生铁泥。
  • 阴极再生法 (非均相EF)：Fe³⁺在阴极表面被电化学还原为Fe²⁺，实现催化剂持续循环，减少铁泥并拓宽操作pH范围。

性能优势与经济效益

• 消除H₂O₂的运输与储存风险：原位生成H₂O₂从根本上解决了高浓度H₂O₂运输、储存和处理相关的成本和安全问题。
• 高效协同矿化能力：结合芬顿反应产生的•OH和阳极直接氧化 (AO)，实现“主体-表面”协同，对污染物具有高矿化效率（如对四环素的TOC去除率可达68%以上）。
• 优异的成本效益：在处理某些废水时比其他AOPs更具成本效益，例如被认为是处理苯酚最经济的AOP，且在处理垃圾渗滤液时运行成本（1.78 €/m³）低于电絮凝法。

耦合系统与协同效应

• 光-电-芬顿 (PEF/SPEF)：将EF与光照（UV或太阳光）结合，形成复合工艺。
• 光照引入可加速Fe²⁺的再生和H₂O₂的光解。
• 实现协同增强效应，获得更高的污染物降解速率。