综述：电化学膜生物反应器在废水处理中的应用：膜污染控制机制及难降解污染物去除

这篇综述系统阐述了电化学膜生物反应器（EMBR）通过静电排斥、电凝聚、电泳和电化学高级氧化（EAOPs）等协同机制控制膜污染（fouling）的突破性进展，其COD去除率达88-99%，NH4+-N去除率80-99%，为工业废水（含染料、抗生素等难降解污染物）处理提供新范式。

　　

膜污染挑战与MBR技术瓶颈
膜污染是制约膜生物反应器（MBR）应用的核心难题，主要由胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）及无机盐沉积引发。传统方法如膜材料改性虽能缓解污染，但面临纳米银（AgNPs）二次污染等高成本问题。

EMBR的协同控制机制
电化学膜生物反应器（EMBR）通过施加电场产生多重效应：

• 静电排斥：带电膜表面排斥污染物
• 电凝聚：阳极产生的金属离子（如Al³⁺）絮凝胶体
• 电泳迁移：驱动带电污染物远离膜表面
• EAOPs：羟基自由基（·OH）降解有机物

污泥特性与微生物调控
电场使污泥粒径增大18-35%，Zeta电位降低5-15 mV，显著改善沉降性。微生物群落分析显示，电活性菌（如Geobacter）丰度提升2-3倍，促进电子传递与污染物降解。

工业废水处理突破
针对纺织废水中的偶氮染料，EMBR通过阳极氧化实现96%脱色率；对含抗生素（如磺胺甲恶唑）医疗废水，去除效率较传统MBR提高40%。重金属（如Cr⁶⁺）通过阴极还原转化为低毒Cr³⁺，去除率达92%。

新兴污染物（ECs）去除优势
对内分泌干扰物（EDCs）双酚A，EMBR耦合微电流（0.5 mA/cm²）使降解速率常数提升4.7倍；微塑料（MPs）表面含氧官能团增加，生物降解性显著改善。

挑战与未来方向
当前电极寿命（通常<6个月）和能耗（2-5 kWh/m³）仍是瓶颈。石墨烯修饰电极、AI智能调控系统及磷回收（鸟粪石结晶）技术将成为研发重点。