顆粒在線訊：當(dāng)前，各種生產(chǎn)工業(yè)和人們的日常生活均會產(chǎn)生大量的含油廢水。這些含油廢水因復(fù)雜的化學(xué)成分和高毒害性，對自然環(huán)境造成了不良影響，并給人類和動物帶來了健康問題。因此，亟需開發(fā)分離效率高、運(yùn)行成本低、環(huán)境友好的油水分離方法來去除廢水中的污染物。目前常用的油水分離方法包括膜分離法、吸附法、重力分離法、生物降解等，但這些方法存在一些缺點(diǎn)，例如，除油效率低、環(huán)境適應(yīng)性差、操作復(fù)雜、處理時(shí)間長、膜堵塞或污染等。近十年來，電絮凝（EC）工藝由于去除效率高、操作簡單、可以自動化、零化學(xué)品使用、環(huán)境友好，在含油廢水處理方面?zhèn)涫荜P(guān)注。然而，在EC技術(shù)仍面臨一些重大挑戰(zhàn)如電極鈍化和高能耗，這降低了去除效率，并增加了電化學(xué)過程的經(jīng)濟(jì)成本。已報(bào)道的研究和初實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于電解液對電極邊緣電位的增強(qiáng)作用，電極表面電位值（電流分布）存在差異。這種電極的電流分布不均勻，降低了油水分離效率，增加了副反應(yīng)的可能性。因此，以改變電極的距離、面積和結(jié)構(gòu)是改善電流分布均勻性的有效方法。 

中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)將具有絕緣特性的環(huán)氧樹脂涂覆在不銹鋼網(wǎng)（SS）電極的上下邊緣，研發(fā)制備了邊緣絕緣的電極材料以提高電流密度和電流分布的均勻性。進(jìn)一步，該研究采用兩種組合電極，分析了電流分布對油水分離性能的影響。通過在EC過程中記錄電流以計(jì)算能耗。結(jié)果表明，對照組E-0的電極和能耗分別為0.81 kg/m3和1.95 kWh/kg，與之相比，邊緣絕緣結(jié)構(gòu)的E-1電極和能耗分別為0.69 kg/m3和1.19 kWh/kg，這表明邊緣絕緣電極能耗更低?？蒲腥藛T采用COD多參數(shù)分光光度計(jì)和COD消解反應(yīng)器，測定了反應(yīng)前后乳化油的COD值，并計(jì)算出不同組合電極下EC工藝的COD去除率。結(jié)果表明，E-1的COD去除率（93.73%）高于不采用邊緣絕緣結(jié)構(gòu)的E-0（92.44%）。此外，研究人員還利用COMSOL軟件建立了邊緣絕緣結(jié)構(gòu)電極的電位分布和電流分布模型，通過理論計(jì)算和油水分離實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，揭示了邊緣絕緣電極材料提高EC工藝油水分離性能的機(jī)理。該研究開發(fā)的新型的邊緣絕緣電極材料在經(jīng)濟(jì)上是可行的，為優(yōu)化EC過程中的除油效率和能源消耗平衡點(diǎn)提出了新的策略和方法。 

近期，相關(guān)研究成果以An electrocoagulation (EC) process with a novel edge insulated electrode for separation of oil-in-water emulsions為題，發(fā)表在Case Studies in Chemical and Environmental Engineering上。研究工作得到新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金（面上項(xiàng)目）、新疆維吾爾自治區(qū)“天池博士計(jì)劃”人才項(xiàng)目、新疆維吾爾自治區(qū)杰出青年自然科學(xué)基金、上海合作組織科技伙伴計(jì)劃及國際科技合作計(jì)劃等的支持。 

圖1.實(shí)驗(yàn)流程示意圖 

圖2.電極材料的SEM圖（A）鋁板-陽極；（B）不銹鋼網(wǎng)（SS）-陰極