隨著工業生產技術的進一步發展，石油和天然氣開采、金屬加工、動物紡織品、食品預包裝過程和手工制造等產生了大量的含油廢水。然而，含油廢水的快速排放對環境造成了嚴重的負面影響，由于其復雜的化學成分和毒性，最終引發了嚴重的人類和動物健康問題。因此，迫切需要具有較高分離效率和低運行成本的處理工藝在排放前消除廢水中的含油量。電絮凝分離技術由于產生的污泥更少，絮狀物粒徑更大，使用壽命長，占地面積小，操作維護方便，而且不需要添加化學品等優點，在廢水處理特別是含油廢水處理方面具有實際意義。不銹鋼網作為傳統的鉆孔和穿孔電極的延續，具有良好的耐化學腐蝕性，如耐酸、耐堿、耐鹽、可以減少更換電極材料的頻率，并賦予其穩定的電化學性能。特別是在處理高COD負荷廢水時，其有利于減少能源消耗和熱量蒸發以及電極鈍化。

基于上述考慮，中國科學院新疆理化所分離材料與技術團隊研究人員將鋁板作為陽極, 不銹鋼網(304)作為陰極用以電絮凝工藝水包油乳液分離的研究。通過響應曲面法(RSM)實驗設計研究了工藝變量及其相互作用對水包油乳液COD去除率的影響。結果表明，COD去除率與初始pH值、外加電壓和工作時間有關。在優化條件下，水包油乳液的COD去除率可達到90.86%，與已報道的研究結果相當。與此同時，EC運行期間相應的電能和電極消耗分別為1.54 kwh/kg COD和0.66 kg/m3, 低于絕大數同類型的研究。隨后，針對鋁板-不銹鋼網組合電極的電絮凝法在油水分離過程中的機理進行了深入研究。另外，研究人員通過SEM-EDS，XRD，和FTIR對反應后的絮凝體進行表征，發現污泥中含有NaCl和鋁的氫氧化物，并且觀察到鋁板和不銹鋼網電極組合反應后產生的絮體具有顯著的粗糙度和豐富的網絡結構，大比表面積絮體的存在使污染物附著在絮體上沉到反應器底部。反應動力學實驗結果表明絮凝體和乳化油之間同時存在物理和化學吸附作用?？偠灾?，不銹鋼網的耐腐蝕性能優于常用的鋁板，價格也低于鋁板，利用原料易得的不銹鋼網作為電絮凝電極材料用于油水分離具有良好的應用前景。

這種新型的電極組合為電絮凝工藝節省能源消耗提供了一個全新的思路，并且為該類型電極組合可以應用于工業領域（如各種廢水的電化學處理，擴大其應用范圍方面）奠定了實驗和理論基礎。相關研究成果近期發表在《Chemical Engineering and Processing - Process Intensification》雜志上，新疆理化技術研究所為唯一完成單位，碩士研究生王軍英為第一作者，環境研究室阿卜杜克熱木·喀迪爾助理研究員和馬鵬程研究員為共同通訊作者。該研究工作得到中國科學院新疆理化技術研究所特別研究助理項目、中國科學院西部之光項目、以及新疆維吾爾自治區高層次人才引進計劃等項目的支持。

 論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cep.2022.108901

(A)電絮凝工藝裝置                        (B)電絮凝機理示意圖