复杂工业废水中氮、磷电化学去除策略

以复杂工业废水中氮、磷等元素高效、快速、低耗处理为目标，建立基于电子原位利用的电化学耦合体系，为发展高电子传递效能的水处理技术寻找新途径。亚磷作为还原剂存在于电镀、农药、化肥等工业废水中，传统的絮凝工艺不能直接将亚磷从水相中去除，需要前置氧化工艺。我们构建了基于电化学氧化与电絮凝耦合模式，通过一步法实现废水中亚磷的快速去除。其核心是通过金属氧化物阳极氧化废水中自有物质，例如水电解产氧，氯电解产次氯酸，其在铁阳极产生的二价铁激发下选择性地产生具备更强氧化性的活性物质（如•O₂⁻，Fe^IVO²⁺，•OH，•ClO等），用于亚磷氧化为正磷，后者通过共沉淀/吸附的方式富积于固相，实现液相中磷的去除。通过活性物质控制，还能够选择性地将氨氮氧化为氮气，削弱了副产物产生，通过阴阳两极耦合的方式成功实现了焦化废水处理生物出水中氮的去除。电极表面活性位点种类和类型是影响电子传递的核心，电极材料催化活性、反应选择性、稳定性以及易得廉价是决定其作为电催化水处理材料的关键。基于此，以碳基电极材料为主要研究点，通过形成碳包纳米铁颗粒的核壳结构，在阴阳两极耦合作用下将硝酸盐选择性地还原成氮气，提高了电化学脱氮效率及材料稳定性。相关研究成果发表于Environmental Science and Technology（2019, 53: 5328-5336），Water Research（2019, 161: 126-135）。