电絮耦合硫酸根自由基高级氧化工艺(EC/PS)处理废冷却液的协同机制与效能优化研究

针对高化学需氧量(COD 10,000-100,000 mg/L)和总悬浮物(TSS)的废冷却液处理难题，研究人员创新性整合电絮凝(EC)与过硫酸盐(PS)激活的硫酸根自由基(SO4•–)高级氧化工艺。在pH 4、电流密度190 mA/cm2条件下实现TSS去除率89.74%、COD去除率82.78%，协同指数达16.96-23.99，为工业危废处理提供高效解决方案。

　　

金属加工行业每年产生大量含矿物油、表面活性剂的废冷却液，其化学需氧量(COD)可高达100,000 mg/L，传统生物处理法和焚烧法因乳化稳定性难以奏效。这类废水强渗透性还会威胁地下水安全，即便微量排放也会造成严重生态风险。Naghshejahan高等教育学院（伊朗伊斯法罕）的研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，开创性地将电絮凝(Electrocoagulation, EC)与过硫酸盐(Persulfate, PS)激活的硫酸根自由基(Sulfate radical, SO₄^•–)高级氧化工艺结合，通过铝电极原位产生Al³⁺和自由基的协同作用，实现废冷却液高效净化。

研究采用序批式反应器，通过调控电流密度(65-190 mA/cm²)、PS剂量(5 g/L)和pH值等参数，结合紫外活化与电化学检测技术。废冷却液样本取自当地金属加工厂，通过COD/TSS测定、自由基捕获实验和污泥特性分析评估处理效能。

主要发现

1. 化学试剂与样本特性：使用(NH₄)₂S₂O₈作为自由基前体，废冷却液初始COD达32,450 mg/L，TSS为1,820 mg/L。
2. EC工艺优化：电流密度提升至190 mA/cm²时，20分钟内TSS去除率从62.21%跃升至89.74%，铝离子水解形成的Al(OH)₃絮体发挥关键作用。
3. PS协同机制：SO₄^•–的氧化电位(2.5-3.1 V)显著高于羟基自由基(•OH)，阴极激活的PS使COD去除率提升23.99%，污泥量减少40%。
4. 经济性分析：相比铁电极，铝电极虽成本略高，但污泥产量降低且无Fe³⁺显色问题，综合处理成本节约15%。

结论与意义
该研究证实EC/PS系统在pH 4、高电流密度条件下，通过Al³⁺混凝与SO₄^•–氧化的双重作用，可同步去除TSS（89.74±0.05%）和COD（82.78±3.31%）。特别值得注意的是，反应中产生的H₂/O₂微气泡强化了絮体浮选，而溶解性铝对PS的催化作用使自由基产率提升3倍。这项技术为高浓度有机工业废水处理提供了新范式，其模块化设计尤其适合中小型加工企业应用。研究团队Tejraj Aminabhavi等人强调，该方法可扩展至染料、制药废水处理领域，下一步将开发现场监测-反馈控制系统以优化能耗。