电化学氧化技术可持续处理林丹生产残留SEAR乳化液：性能与环境影响评估

《Journal of Environmental Management》：Sustainable management of SEAR waste emulsions from lindane production by electrochemical oxidation: performance and environmental implications

本文推荐一项针对表面活性剂强化含水层修复（SEAR）产生的含氯有机物（COCs）污染乳化液的处理研究。研究人员采用硼掺杂金刚石（BDD）和混合金属氧化物（MMO）阳极进行电化学氧化，系统评估了26种COCs的降解、总有机碳（TOC）去除、毒性削减及残留表面活性剂容量（SC）。结果表明，BDD阳极可实现近完全矿化与解毒（TOC去除率>98%），而MMO阳极能保留高达71%的SC，为乳化液回用提供可能。该研究为工业修复废水的安全处理与资源循环提供了新思路。

　　

在工业化进程中，疏水性有机化合物（HOCs）的长期排放导致其在土壤和地下水中大量积累，形成高密度非水相液体（DNAPLs），成为难以清除的顽固污染源。这类污染物水溶性低、毒性强，对生态系统和人体健康构成严重威胁。传统的土壤清洗和冲洗技术虽能部分去除污染物，但效率有限。表面活性剂强化含水层修复（SEAR）技术通过添加表面活性剂形成胶束，有效增溶DNAPLs，却同时产生了含有持久性有机污染物的复杂乳化液，其后续处理成为环保领域的又一难题。

为破解这一困境，来自马德里康普顿斯大学的研究团队开展了一项创新性研究，聚焦于利用电化学氧化技术处理真实SEAR过程中产生的乳化液。该研究以林丹生产遗址的污染乳化液为对象，系统比较了两种典型阳极材料——硼掺杂金刚石和混合金属氧化物在污染物降解、矿化及毒性控制等方面的性能差异，旨在为高浓度有机污染废水的安全处置提供新方案。相关成果已发表于环境管理领域知名期刊《Journal of Environmental Management》。

本研究的关键技术方法主要包括：使用平行板式反应器，以BDD或MMO为阳极、不锈钢为阴极，在50和100 mA cm^-2的电流密度下对乳化液进行电化学氧化处理；通过气相色谱分析26种目标COCs的降解情况，并监测TOC去除率以评估矿化程度；采用发光细菌毒性测试评价处理前后乳化液的急性毒性变化；通过添加新鲜DNAPL测定处理后乳化液的表面活性剂容量，以评估其回用潜力。

2.1 COCs降解效率

研究发现，阳极材料和电流密度对COCs降解效率有显著影响。BDD阳极在50 mA cm^-2条件下可实现96%的COCs降解，在100 mA cm^-2时达到完全降解；而MMO阳极在相同电流密度下的降解率分别为71%和84%。低分子量COCs（如氯苯）更易降解，而高分子量高度氯化化合物（如七氯环己烷）则表现出更强顽固性。

2.2 氧化物种生成与矿化效果

氧化物种监测显示，BDD阳极能持续生成羟基自由基等强氧化剂，促进深度矿化，TOC去除率高达99%。MMO阳极虽在初期产生较多氧化剂，但随后因自由基复合或转化而减少，导致矿化率仅25%-42%。这表明BDD主要通过体相氧化实现污染物彻底分解，而MMO则以表面氧化为主，易产生中间产物。

2.3 表面活性剂容量保留

资源回收潜力评估发现，MMO阳极处理后的乳化液保留了70.8%（50 mA cm^-2）和32.4%（100 mA cm^-2）的SC，意味着其可回用于后续土壤修复循环。相反，BDD处理几乎完全降解表面活性剂（SC仅1.3%），虽彻底净化但丧失了回用价值。

2.4 毒性削减与环境安全性

急性毒性测试表明，原始乳化液对发光细菌的抑制率为100%，具有极高生态风险。BDD处理后可完全解毒（EC₅₀=100%），而MMO处理后的乳化液毒性未减（EC₅₀=0%），可能与生成的部分氧化中间产物毒性更强有关。

研究结论明确指出，电化学氧化技术能有效处理SEAR产生的复杂乳化液，但阳极材料选择决定了处理效果的方向性差异：BDD阳极擅长彻底矿化与解毒，适用于废水达标排放；MMO阳极则能平衡污染物去除与资源回收，更符合循环经济理念。这种“矿化-回用”的权衡为不同场景下的修复策略选择提供了科学依据，推动环境治理向精准化、可持续发展迈进。