随着我国工业的高速发展，污水排放量日渐降低，对环境的污染越来越严重，水体污染己成为恐吓人类生存的重大问题，而导致底泥严重污染的主要诱因之一就是有机类污染物。采用生化法、物理法、化学法等传统方式，可以对多数有机废水进行有效处理，但钢铁、制药、农药、印染及化工废水中常常富含分子结构稳定、不易被降解的物质，甚至是生化毒性物质，针对这种废水仅仅采用传统方式无法实现有效处理。其中，化工废水还存在排放量大、污染物种类复杂、污染范围广等特性。因此，化工废水成为当前污水处理方面的难点，发展针对难降解化工废水的处理技术对经济和社会的可持续发展具有重大意义。
通过声、光、磁、电等化学和化学反应来形成大量具有强氧化性的自由基，然后借助这些自由基对废水中有机物进行降解的过程都属于中级氧化。此种自由基氧化能力强，其氧化还原电位达到2.80V，仅次于F2（氧化还原电位为2.87V）。电催化氧化技术属于中级氧化技术的一种，该技术可有效降解废水中的有机物，特别是处理难生化降解的污染物，效果更佳，因此是一种十分具有应用前景的污水处理技术，越来越遭到环保领域的注重。
1、电催化污水处理技术的基本原理
目前，电催化污水处理技术主要分为阳极催化氧化、阴极还原以及阴阳极协同处理。以下就这3个方面对电催化污水处理技术进行介绍。
1.1 阳极催化氧化基本原理
阳极氧化又分为两种路径，即直接氧化和间接氧化。阳极表面化学吸附的活性氧，以高活性的·OH方式出现，而物理吸附的氧，以金属过渡态氧化物MOx+1方式出现，污染物通过与·OH或则MOx+1结合，并被氧化，最终被降解为低生物毒性或则易生物降解的物质，甚至直接矿化为无机物，从而达到处理污染物的目的，其过程见图1，该过程中氧的传递通过羟基自由基来实现。Comninel-lis等采用不用的阳极材料对苯酚的电催化降解过程进行了研究，结果表明，使用Ti/RuO2为阳极材料时，电流效率较低，反应倾向于电化学转化，其最终产物为可生物降解的脂肪酸。而采用Ti/SnO2为阳极材料后，反应倾向于电化学燃烧，产物为CO2和H2O。
而间接氧化则是阳极首先形成强氧化性中间产物，如羟基自由基（·OH）、超氧自由基（·O2）、臭氧（O3）、过氧化氢（H2O2）、含氯活性物种等，然后在这些中间产物的作用下将污染物氧化为无机物。以NaCl作为电解质，对苯酚进行电化学降解的研究最早被Mieluch报导，实验结果显示，苯酚的降解既可以在阳极直接被氧化，也可以被ClO-氧化，即间接氧化。除了有机物，有些无机物（如碱度）也可以被ClO-氧化，从而从底泥中被消除。基于DeBattisti的研究，间接氧化过程中氧的传递可以通过氧氯中间物种实现，而不是之前的羟基自由基（·OH）。但是近日的研究也表明，水中Cl-也不是总是有利于污染的降解，有时候也可能会形成氯代烃类物质，增加污染物的毒性，因此，对于不同的污染物、不同的水质、不同的电极材料，Cl-的作用机理可能是不一样的。但是在多数的实际反应过程中，这两种氧化过程同时进行。
1.2 阴极还原基本原理
通过阴极还原不可能直接形成高氧化性的活性中间物，如羟基自由基，来降解污染物。一般是通过形成H2O2的方法，进而得到强氧化中间物来实现污染物的降解，如建立电Fenton处理体系。传统的Fenton氧化降解有机物过程须要控制pH值在3左右，外加亚铁离子和H2O2，是比较常用的物理氧化过程，但是因为Fe2+离子会在此过程中被氧化为Fe3+，进而形成铁泥危废，而且H2O2的运输和贮存也有一定安全风险。而借助电催化阴极还原原位直接形成H2O2的同时，还原Fe3+为Fe2+可以避开传统Fenton的问题。因此，电Fenton与传统Fenton相比，作为Fenton试剂的H2O2借助阴极的电化学反应过程原位形成，可以有效防止H2O2在贮运过程中可能存在的风险;同时，系统中的Fe3+通过阴极还原反应可以转化为Fe2+，从而有效地减少了Fe2+投加量和铁泥产值。
碳基材料参杂改性通常采用聚四氟乙烯作为黏结剂，将乙炔黑、炭黑或石墨烯等与石墨毡或碳纤维进行参杂改性，以提升二电子反应效率，提高H2O2产值。但总体来看，电Fenton中的阴极还是以碳材料为主，其H2O2产值在10~100mg/cm2。南开大学周明华课题组在改性碳毡方面进行了大量的研究，并已将其应用至降解焦化废水、染料污水的处理中，结果显示，在较低的煤耗水平下，改性后阴极材料产H2O2的能力得到了显著的提升，对污染物降解起到了推动作用。
展望
处理有机污水的电化学方式与所研究的污水性质有关，对于不同来源的污水其处理方式不尽相同。作为一种中级氧化技术，电催化氧化技术可以有效地实现有机物的降解甚至完全矿化，并且处理条件相对温和，这特别适宜无法生物降解的污水处理。但是电催化氧化技术也存在成本高、电极材料制备复杂等问题。因此，将电催化氧化技术作为污水处理后端工艺，并与其他工艺有效结合上去是无法生物降解污水处理技术的发展方向之一。除此之外，高效、长寿命以及相对廉价的催化电极材料也是电催化氧化技术发展的重要方向，更是其实现大规模应用的关键。
