电化学非自由基单线态氧活化技术实现复杂镀镍废水中次磷酸盐的高效靶向去除

针对电镀镍(ENP)废水中高溶解性次磷酸盐(H2PO2?)难去除问题，研究人员构建了Ti-RuO2/ACF(NaCl)电化学系统(EC-1O2)，通过H2O2-ClO?反应原位生成非自由基单线态氧(1O2)，60分钟内实现1.0 mM H2PO2?完全氧化为PO43?，速率达对照体系25倍，为复杂废水处理提供新思路。

　　

在环境保护与工业废水处理领域，电镀镍(ENP)废水中高浓度次磷酸盐(H₂PO₂^?)的去除一直是个棘手难题。这种磷化合物不仅溶解度极高，还会导致水体富营养化，甚至对人体健康产生神经毒性和致癌风险。传统处理方法依赖自由基氧化途径，但复杂废水基质中的干扰物质常使效果大打折扣。更令人头疼的是，现有技术还可能产生有毒副产物，形成二次污染。面对这一困境，开发具有抗干扰能力的非自由基氧化技术成为当务之急。

中国的研究团队在《Separation and Purification Technology》发表的研究中，开创性地构建了一种新型电化学系统。该系统巧妙利用Ti-RuO₂阳极和活性碳纤维(ACF)阴极，在氯化钠电解质中实现非自由基单线态氧(¹O₂)的原位生成，专门针对次磷酸盐污染物展开"精准打击"。这项研究不仅解决了传统方法的局限性，更为复杂工业废水的选择性氧化处理开辟了新途径。

研究采用电化学氧化结合ESR检测等关键技术，通过正交实验和单因素分析优化参数。在Ti-RuO₂/ACF(NaCl)系统中，阴极将O₂还原为H₂O₂，阳极氧化Cl^?生成ClO^?，二者反应高效产生¹O₂。实际废水测试验证了该系统的稳定性与适用性。

研究结果显示，EC-¹O₂系统在7.0 V电压下60分钟即可将1.0 mM H₂PO₂^?完全转化为PO₄^3?，其伪一级动力学常数是EC-H₂O₂系统的25倍。正交实验表明，NaCl浓度、电压、电极间距和弱酸性条件共同影响氧化效率。特别值得注意的是，该系统在SO₄^2?、NO₃^?、HCO₃^?、Ni²⁺和腐植酸(HA)共存时仍保持优异性能，这得益于非自由基机制的抗干扰特性。

该研究证实，电化学介导的¹O₂生成是次磷酸盐氧化的主要途径，ESR检测直接捕获到¹O₂特征信号。系统连续运行5次后性能无显著下降，实际废水处理中H₂PO₂^?完全转化，展现出良好的工程应用前景。

这项工作的科学价值在于：首次将电化学生成的¹O₂应用于次磷酸盐去除，揭示了非自由基途径在复杂废水处理中的独特优势；开发的EC-¹O₂系统操作简单、效率显著，为工业废水处理提供了新范式。正如研究人员Juanjuan Zhang和Xu Zhao等指出的，该技术有望推广至其他难降解污染物的选择性去除，对推动水处理技术革新具有重要意义。