電催化氧化技術(shù)是一種高級氧化技術(shù)，可有效降解污水中的有機物，特別適合處理小水量、高鹽分、難生化降解的污染物。其原理包括陽極催化氧化、陰極還原及陰陽極協(xié)同處理。該技術(shù)具有應用前景，但成本高、電極材料制備復雜等問題需解決。

電催化氧化是一種基于電化學反應的催化氧化技術(shù)，屬于高級氧化技術(shù)的一種，該技術(shù)可有效降解污水中的有機物，特別是處理小水量、高鹽分、難生化降解的污染物，效果更佳，因此是一種非常具有應用前景的污水處理技術(shù)，也越來越受到環(huán)保領(lǐng)域的重視。

目前，電催化污水處理技術(shù)的原理主要分為陽極催化氧化、陰極還原以及陰陽極協(xié)同處理。

一、陽極催化氧化原理

陽極氧化又分為兩種路徑，即直接氧化和間接氧化。陽極表面物理吸附的活性氧，以高活性的·OH形式出現(xiàn)，而化學吸附的氧，以金屬過渡態(tài)氧化物MOx+1形式出現(xiàn)，污染物通過與·OH或者MOx+1結(jié)合，并被氧化，最終被降解為低生物毒性或者易生物降解的物質(zhì)，甚至直接礦化為無機物，從而達到處理污染物的目的。

而間接氧化則是陽極首先產(chǎn)生強氧化性中間產(chǎn)物，如羥基自由基（·OH）、超氧自由基（·O2）、臭氧（O3）、過氧化氫（H2O2）、含氯活性物種等，然后在這些中間產(chǎn)物的作用下將污染物氧化為無機物。

除了有機物，有些無機物（如氨氮）也可以被ClO-氧化，從而從水體中被去除。間接氧化過程中氧的傳遞可以通過氧氯中間物種實現(xiàn)，而不是之前的羥基自由基（·OH）。

但是，水中Cl-也不是總是有利于污染的降解，有時候也可能會產(chǎn)生氯代烴類物質(zhì)，增加污染物的毒性，因此，對于不同的污染物、不同的水質(zhì)、不同的電極材料，Cl-的作用機理可能是不一樣的。但是在多數(shù)的實際反應過程中，這兩種氧化過程同時進行。

二、陰極還原原理

通過陰極還原不可能直接產(chǎn)生高氧化性的活性中間物，如羥基自由基，來降解污染物。一般是通過產(chǎn)生H2O2的方式，進而得到強氧化中間物來實現(xiàn)污染物的降解，如構(gòu)建電Fenton處理體系。

傳統(tǒng)的Fenton氧化降解有機物過程需要控制pH值在3左右，外加亞鐵離子和H2O2，是比較常用的化學氧化過程，但是由于Fe2+離子會在此過程中被氧化為Fe3+，進而產(chǎn)生鐵泥危廢，而且H2O2的運輸和儲存也有一定安全風險。

而利用電催化陰極還原原位直接產(chǎn)生H2O2的同時，還原Fe3+為Fe2+可以避免傳統(tǒng)Fenton的問題。

因此，電Fenton與傳統(tǒng)Fenton相比，作為Fenton試劑的H2O2利用陰極的電化學反應過程原位產(chǎn)生，可以有效避免H2O2在儲運過程中可能存在的風險;同時，系統(tǒng)中的Fe3+通過陰極還原反應可以轉(zhuǎn)化為Fe2+，從而有效地降低了Fe2+投加量和鐵泥產(chǎn)量。

陰極常用金屬及氧化物、石墨、活性炭等材料作為陰極。由于這些材料催化活性不高，也存在H2O2產(chǎn)量低、Fe2+再生效率不高、pH值適應范圍窄、電流效率低等問題。

近年來發(fā)展起來的碳纖維電極、三維電極、納米鐵/碳納米管等高效陰極材料作為陰極獲得了更高的電流效率。

以三維電極為例，如圖3所示，普通的二維電極主要是以平板電極形式，其存在電流效率低、能耗高的問題。而三維電極是在傳統(tǒng)二維電極間裝填固體粒子電極材料，在一定的電壓下，固體粒子會發(fā)生極化進而成為新的一極。

與二維電極相比，三維電有更大的接觸面積，由于顆粒物填充后傳質(zhì)距離變短，且提供了更大的比表面積，有利于提高污染物的擴散和降解，而且可以促進產(chǎn)生更多的羥基自由基，提高污染物的降解效率。

陰極還原技術(shù)要求陰極材料具有高析氫超電位、有效吸附和聚集氧分子于電極表面、能高效催化氧氣生成H2O2等特點。

對于不同來源的廢水其處理方法不盡相同。

作為一種高級氧化技術(shù)，電催化氧化技術(shù)可以有效地實現(xiàn)有機物的降解甚至礦化，并且處理條件相對溫和，這非常適合難以生物降解的污水處理。