1.2.2  电化学氧化电极

电化学氧化法工业化的关键在于降低操作费用和提高处理效率。操作费用与降解污染物所需能量有关，这就要求提高电流效率、降低实际使用电压。电流效率与有机物发生氧化的电极反应本身以及电极选择性有直接关系，实际使用电压则与极板间距、电极过电位、电解质溶液电导有关。

1896年人造石墨试制成功，电极进入石墨电极时代。1968年涂层钛电极工业化后，从此进入钛电极时代。铅合金电极、石墨电极和钛基体涂层电极构成了电化学的三大电极材料体系。

用电化学氧化法降解废水中的有机物[5]分为在阳极表面及附近的直接电化学氧化法和远离阳极表面的间接电化学氧化法两种[6]，处理过程和效果受阳极材料的影响很大[7]。目前所用阳极材料有活性材料和非活性材料两种[8],活性材料电极在电化学反应过程中，表面上的物种直接参与到氧化反应，电极材料的成分发生很大的变化；非活性材料电极在电解过程中只作为电子的受体，而其成分在处理过程中不发生变化。活性电极包括Pt、IrO2和不锈钢等，典型的非活性电极有金刚石薄膜电极、完全氧化的金属氧化物，如PbO2和SnO2等。

1.2.3  有机物的电化学氧化机理研究

电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性来直接降解水中的污染物，或是利用产生羟基自由基等强氧化剂降解水中有毒污染物。但反应受到电极材料及副反应．析氧反应的限制，降低反应效率[9]。按氧化机理的不同可以分为电化学直接氧化和电化学间接氧化[10]。

直接电化学氧化是通过阳极直接氧化，使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质。间接阳极氧化则是通过阳极(一般是惰性阳极)反应产生具有强氧化作用的中间物质，如超氧自由基(·O2)、H2O2、羟基自由基(·OH)等活性自由基。自由基的强氧化性直接氧化水体中的有机物污染物，最终达到氧化降解污染物的目的[11]。由于该技术能有效地破坏生物难降解有机物的稳定结构，使污染物彻底降解，无二次污染或少污染，多功能、灵活性、易于控制等优点。近年来，电化学氧化技术在环境污染治理方面越来越收到人们的重视，成为研究领域的一个热点。

1.3  电化学氧化原理

电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性来直接降解水中的污染物，或是羟基自由基等一类的强氧化剂降解水中有毒污染物[12]。按氧化机理的不同可以分为两种，一种是直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，对于直接氧化而言，如反应物浓度过低，会导致电化学表面反应受传质步骤限制。在含氰化物、含酚、含醇、含氮有机难降解的废水处理中，直接电化学氧化发挥了非常有效的作用[13]。另一种是间接氧化，即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应，氧化被处理污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。

有研究表明[14]，有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应机理和产物同阳极金属氧化物的价态和表面上的氧化物种类有关。在金属氧化物MOx的阳极上生成的较高价金属氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物；在MOx阳极上生成的自由基MOx(·OH)有利于有机物氧化燃烧生成CO2。

1.3.1  直接氧化法

直接电化学氧化是指不添加任何物质，在水介质中电极直接氧化有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质。根据被氧化物质氧化程度的不同，直接氧化法又分为两类：一是电化学转化，即被氧化物质未发生完全氧化，把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香化合物开环氧化为脂肪酸)，以便进一步实施生物处理；二是电化学燃烧，即被彻底氧化为稳定的无机物，将废水中的有机物彻底氧化为CO2和H2O。 Comninellis研究认为电极的性质决定了被氧化物质的氧化程度[15]。以有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应为例，金属氧化物阳极上较高价氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物；金属氧化物阳极上生成的自由基MOx(·OH)有利于有机物氧化生成CO2。