一、引言

硝酸鹽污染廣泛存在于農業面源水、養殖廢水及食品加工廢水中，其毒性高且易遷移，傳統生物脫氮法受限于碳源依賴性強、反應速率慢等問題。電化學還原技術通過陰極電子轉移將NO??還原為N?或NH??，具有操作簡便、無需外加藥劑、環境友好等優勢，近年來成為脫硝研究熱點。

二、技術原理與反應機制

電化學還原硝酸鹽主要依賴以下機制：

直接還原：NO??在陰極表面接受電子發生還原；

間接還原：生成的H原子或Sn2?等中間產物參與還原反應；

選擇性控制：通過調節電極材料、pH、電流密度實現N?為主產物。

常用電極包括鈦基鍍硼金剛石（BDD）、不銹鋼、石墨烯修飾電極等。

三、系統構型與發展現狀

目前主流構型包括：

平板式電化學池；

流動式三維電極反應器；

膜分隔雙室反應器；

多級串聯模塊化系統。

四、關鍵參數優化

影響脫硝效率的關鍵因素包括：

電流密度：一般控制在10–40 mA/cm2；

pH值：酸性至中性更有利于NO??還原；

電解質種類：Na?SO?、KCl等可增強導電性；

電極間距與流速：影響傳質效率與能耗。

五、工程應用案例

某食品加工廠采用流動式電化學還原系統處理含硝酸鹽廢水（初始濃度約80 mg/L），經處理后NO??去除率達95%，出水達到《污水綜合排放標準》一級標準，系統運行穩定，無二次污染。

六、未來發展方向

開發高選擇性、低能耗新型電極材料；

探索與厭氧氨氧化、MBR等工藝集成；

構建AI優化控制系統提升能效；

推動模塊化設備適應中小企業需求；

探索脫氮副產物（如NH??）的資源化利用路徑。