在电催化高级氧化工艺 (EAOPs) 中，特别是在电催化芬顿体系中，石墨电极用作 阴极。其主要作用是驱动其表面的氧还原反应，原位 生成过氧化氢 (H2O2)，随后将其转化为高活性的羟基自由基 (•OH) 以降解微塑料。
石墨阴极充当系统的化学发生器，将电能直接转化为水中的强氧化剂。通过现场生产试剂，消除了外部化学品储存的安全和后勤负担，同时确保 PVC 坚固结构的持续分解。
作用机理
阴极的作用
在此特定设置中，石墨电极不仅仅是被动导体；它是 氧还原反应 的活性位点。
该系统利用电极从系统中存在的氧气中连续生产过氧化氢 (H2O2)，而不是手动添加化学品。
羟基自由基的生成
在石墨表面产生的过氧化氢是真正的清洁剂的前体。
通过芬顿反应机理，该 H2O2 被迅速转化为 羟基自由基 (•OH)。这些自由基是高度活泼的氧化剂，能够攻击持久性有机污染物。
对聚氯乙烯 (PVC) 的影响
脱氯
由于其高氯含量，PVC 极难降解。
通过石墨电极产生的羟基自由基促进高效 脱氯，从聚合物结构中剥离氯原子。
碳链降解
除了去除氯，该工艺还针对微塑料的骨架。
羟基自由基的持续轰击导致 碳链降解，有效地将长而坚固的聚合物链分解成更小、危害更小的分子。
操作优势
消除供应链
使用石墨电极进行原位生成的主要优势在于消除了后勤障碍。
因为 H2O2 是在反应器内部产生的，所以无需 运输或储存危险的外部化学试剂，从而显著降低了运营成本和安全风险。
连续催化活性
该系统通过 连续的电子输入 保持高效率。
只要向石墨阴极供电，氧化剂的生产就会持续进行，确保降解过程不会停滞。
理解操作要求
依赖于电子流
虽然该系统减少了化学品投入，但它完全依赖于稳定的电力供应。
参考中提到的“连续电子输入”至关重要；任何电力中断都会立即停止 H2O2 的生产以及随后的羟基自由基的产生。
芬顿背景
需要注意的是，石墨电极在 电催化芬顿体系 中有效运行。
这意味着虽然石墨生成 H2O2，但整体效率取决于芬顿反应进行所需的条件（将 H2O2 转化为 •OH）。
为您的目标做出正确选择
在设计或评估 PVC 处理系统时，请考虑石墨电极如何符合您的具体操作限制。
- 如果您的主要关注点是操作安全： 利用这种基于石墨的方法，无需处理和储存大量过氧化氢。
- 如果您的主要关注点是工艺效率： 确保您的电源能够提供维持自由基原位生成所必需的连续电子输入。
石墨电极将标准的电力输入转化为一种强大的、自给自足的 PVC 微塑料化学降解工艺。
摘要表：
| 特点 | 在 EAOPs 处理 PVC 中的功能 |
|---|---|
| 电极角色 | 阴极（活性位点） |
| 主要反应 | 氧还原反应 (ORR) |
| 原位生成 | 产生过氧化氢 (H2O2) |
| 活性氧化剂 | 羟基自由基 (•OH) |
| PVC 影响 | 脱氯和碳链分解 |
| 主要优势 | 无需外部化学品储存/运输 |
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参考文献
- Junliang Chen, Jianping Yang. How to Build a Microplastics‐Free Environment: Strategies for Microplastics Degradation and Plastics Recycling. DOI: 10.1002/advs.202103764
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
