重金属废水是一种资源,因为许多重金属比较昂贵。如果将废水中的重金属作为一种资源来回收,不但解决了重金属的污染,而且还具有一定的经济效益。电化学法就可以满足这些要求处理重金属废水。许多年来,电化学法就用来精练金属或从废弃的电镀液中回收重金属,但都是回收浓溶液中的重金属,溶液的浓度较高可以获得较高的电流效率。但对于重金属废水来说,废水中重金属的浓度一般较低,如果用传统的电化学法来处理,电流效率较低,电能消耗较高。
许多研究者试图设计一种电化学装置以较高的电流效率从浓度较低的废水中回收重金属。Ben-nion等设计的三维阴极最具特色,它可以在较高的电流效率下,处理100mg/L左右的重金属废水。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
这种三维电极是由碳或者金属粒子、泡沫金属或网状的玻璃质碳构成的。这种三维电极具有很大的表面积,在溶液和电极间质量传递很容易,因而在稀溶液中也能获得较高的电流效率。石墨具有很高的稳定性、电导率,氢离子在石墨电极上具有很高的过电位,在电解过程中不容易发生氢反应,而且石墨密度小,价格相对较低,所以是一种很好的电极材料。Martin等应用三维石墨电极去除稀水溶液中的Cu2+和Zn2+,Cu2+的质量浓度从150mg/L降到0.05mg/L;而Zn2+的质量浓度从200mg/L降到1.1mg/L,电流效率可分别达到68%,65%。由于三维石墨电极在使用后需要复杂的活化过程,性能也会下降,因此Martin等使用不锈钢代替石墨进行试验,结果在相同的条件下,仍可获得60%以上的电流效率,只是出水的质量浓度增为22.1mg/L。Lanza等使用网状玻璃质碳阴极推流式电解反应器处理含Zn2+废水,在最佳的试验条件下,对于模拟的含Zn2+废水从50mg/L降到0.1mg/L;对于实际的含Zn2+废水,从152mg/L降到0.5mg/L。
近年来，电化学法在处理印染废水等领域得到了一定程度的应用。电化学法具有环境兼容性和友好性的特点，在废水处理过程中不需要再添加氧化剂，没有或很少产生二次污染。反应装置工艺简单，可控制性强，易于自动化控制。条件温和，一般在常温常压下就可以进行。电化学法还兼具氧化还原、吸附、絮凝、气浮、杀菌的作用，对于难生物降解的有机物有比较好的处理效果。
虽然有上述诸多优点，电化学法处理染料废水也存在一些缺点，主要是电解过程中产生的羟基自由基缺少必要的跟踪监测手段，对有机物降解机理的研究缺乏可靠的实验结果支持，有机物降解的中间产物的鉴定不够充分，仅仅是处于推理和设想阶段。在这方面还需要更多的实践研究。目前电化学法处理的对象还多为模拟废水，污染物质单一，对于处理实际的混合废水方面的研究还有待进一步加强。目前对于电化学氧化机理(即电极工作原理)方面的研究，是研究热点之一。同时，由于电化学反应受到电极材料和析氧反应的限制，反应效率降低。避免析氧反应的发生，开发新型电极材料，也是目前电化学研究领域的重要方向之一。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
在电极材料的研究工作方面，如果反应物浓度不高，材料消耗大，则电流效率低，能耗大。降低操作费用和提高处理效率的关键在于提高电流效率、降低实际使用电压。已有研究表明，脉冲电源能够在处理过程中保证处理效果的同时节约能源。由于电流效率与电极反应有关，目前有研究将二维电极向三维甚至是多维电极转换，以提高时空产率，从而提高电流利用率。而实际使用电压与极板间距、电解质浓度等有关，因而要求电极结构更加合理。在电极材料方面，传统的电极材料为铅合金电极、石墨电极和钛基体涂层电极。但是由于上述电极存在一定的缺点，目前正在研究以钛材为基体的改性电极。在电极结构方面，传统的二维电极有效面积小，传质效果不好，时空产率低，电流效率低。目前三维甚至是多维电极、网状电极等已经开始纳入研究工作者的视线。
在特殊电源方面，传统的直流电源能量浪费大，利用率低。目前对于采用脉冲电源的相关研究工作已经开展，其目的主要是希望能够提高能量利用率。综上所述，目前电化学氧化法研究的核心内容和主要趋势是新型电极材料、新型电化学反应器、特殊电源等相关领域。
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