摘要：用实验室自制的活性炭粒子填充电极电催化氧化反应器对模拟硝基苯废水进行了降解处理。初步探讨电催化氧化反应的机理，考察了电流强度、反应时间、进水浓度等对硝基苯去除率的影响。用一元线性回归方程对不同初始浓度和电流强度降解后硝基苯的相对残余浓度对反应时间的相关性进行了分析， 结果发现相关系数大于临界相关系数，硝基苯的降解符合表观一级反应动力学模型， 求出了各反应条件下的一级速率常数。通过用ｓｐｓｓ软件分析， 表明不同的初始浓度和电流强度下ｌｎ（Ｃ０／Ｃ）对时间的相关性显著。实验结果表明， 在本实验条件下， 硝基苯的去除率达到９５％以上， 能有效的催化降解硝基苯。
    关键词： 硝基苯； 废水处理； 电催化氧化； 动力学
    中图分类号： Ｘ７０３    文献标识码： Ａ    文章编号： １００３－ ６５０４（２００６）１１－ ００８２－ ０４
     硝基苯类化合物是剧毒物质， 是我国环境保护中优先控制的 ５２ 种有害物质之一。 具有致癌、致突变性或生殖毒性， 且难生物降解， 许多国家都将其列为优先控制的污染物［１］。目前国内一般采用次氯酸钠、臭氧等化学氧化法； 活性炭吸附、萃取等物理方法； 传统的生化法或其他高级氧化技术处理硝基苯废水。生物法虽然具有易控制、无二次污染、出水水质好等优点，但由于处理速率慢而大大限制了该技术的实际应用［２］。近年来利用电、磁、光和声等物理、化学过程产生大量自由基的电化学氧化技术处理有机废水， 特别是难于生物降解的持久性有机污染物（ＰＯＰｓ）， 已越来越受到人们的关注［３－４］。
     以实验为基础， 通过活性炭粒子填充电极间的电催化反应器对模拟硝基苯废水进行预处理， 使生物难降解的硝基苯转化为易生物降解的苯胺［５］， 探索有效削减废水毒性、提高废水可生化性的途径， 探讨电催化氧化技术中主要因素对硝基苯去除率的影响规律。
    １ 实验原理与设计
    １．１ 电催化反应机理
    一个完整的有机物电化学降解过程包括两个方面： 一是使污染物在电极上发生直接电催化反应而转化的“ 直接电化学过程”，二是利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变的间接电化学过程［６］。本研究采用的反应器是在传统二维电解槽电极间装填活性炭粒子并使装填的活性炭粒子表面带电。填充在电解槽内的粒子在高梯度的电场作用下， 感应而复极化为复极性粒子， 即在粒子的一端发生阳极反应， 另一端发生阴极反应， 整个粒子成了一个立体的电极， 粒子之间构成一个微电解池， 整个电解槽就由这样一些微电解池组成。有机污染物在二维电极和这些小的复极性电极上发生氧化反应或被电极上产生的一些羟基自由基和新生态氧等其它中间氧化物氧化分解［７］。
     电催化氧化的机理主要是自由基反应。在电催化条件下， 反应体系中将产生多种强氧化性物质，其中·ＯＨ 的产生量是最多的， 而反应过程中产生的活性中间体 Ｈ２Ｏ２ 则是形成自由基的重要引发剂。有机物（Ｒ）在·ＯＨ 作用下， 发生快速氧化反应及自由基链反应，从而达到去除的目的。但是若 Ｈ２Ｏ２ 浓度过高时， 过量的 Ｈ２Ｏ２ 也会消耗·ＯＨ［８－ 。此外，溶液中过量的 Ｈ２Ｏ２ 也会与·ＯＨ 反 应 生 成 过 氧 化 羟基自由基（ ·ＨＯ２） ， 而·ＨＯ２ 的氧化性能相对于·ＯＨ较弱［１０］。
      表１列出了电催化体系中可能产生的部分强氧化性活性物质及其标准还原电极电势。从表中可以看出， 它们都具有相当高的还原电势， 因此能够氧化大多数有机物。
                    
    １．２ 实验方法与仪器试剂
     方案设计： 实验装置见图 １， 配制不同浓度的硝基苯废水通过恒流泵１和流量计２由下而上注入电催化反应器底部的布水槽均匀进入反应器３， 进行电催化氧化处理， 反应器由直流稳压电源４供电。监测指标为硝基苯的质量浓度， 采样点为反应器的进水口和出水口。要求经过处理后硝基苯的出水浓度符合《 污水综合排放标准》 ＧＢ８９７８－ １９９６） 的一级排放标准（硝基苯≤２．０ｍｇ／Ｌ） 。