电催化氧化脱氮装置

电催化氧化脱氮装置

电催化氨氮氧化法是通过电子之间的转移使得氨氮最终被氧化，也就是氨氮被直接去除或被产生的强氧化活性的物质氧化去除。根据作用机理，可将电催化氧化过程分为阳极直接电催化氧化和阳极间接电催化氧化。事实上，电催化氧化处理氨氮废水过程中直接电催化氧化和间接催化氧化过程都有体现。对于高活性的DSA电极，间接氧化作用是主要作用方式。

阳极的直接氧化是指吸附在催化剂表面的氨氮( NH₃, _ads)，直接失去电子，变为活性自由基，而后捕获溶液中的氢氧根离子(OH^‒)，实现脱氢步骤; 最后形成的N原子耦合转化为N₂ :

NH_{3, ads} + OH^‒ ‒ e^‒ → NH_{2, ads} + H₂O

NH₂, _ads + OH^‒ ‒ e^‒ → NH_ads + H₂O

NH_ads + OH^‒ ‒ e^‒ → N_ads + H₂O

N_ads + N_ads →N₂

同时，形成 N₂ 的耦合过程并不一定是通过N原子的耦合，也可能由 NH_x 中间体直接耦合形成叠氮中间体。

NH_x, _ads + NH_y, _ads → N₂H_x+y, _ads

N₂H_x+y, _ads + (x+y) OH^‒ → N₂ +(x+y) H₂O + (x+y) e^‒

阳极间接氧化作用主要表现为：一方面在电极表面原位形成羟基自由基(·OH)，·OH再去进攻被吸附活化的NH₃，使其转化为N₂, 另一方面对于含氯离子的废水可通过电子转移过程放电产生氯气，最终产生HClO、OCl^‒等强氧化性物质将氨氮除去。此方法用于高氨氮高盐废水的处理，能够实现以废治废，变废为宝的目的。 以上反应机理如下：

OH^‒ ‒ e^‒ → ·OH

NH₃ + ·OH → N₂ + H₂O

2Cl^‒ → Cl₂ + 2e^‒

Cl₂ + H₂O → HClO + Cl^‒ + H⁺

HClO → H⁺ + ClO^‒

2NH₃ + 2OCl^‒ → N₂ + 2HCl + 2H₂O +2e^‒