钛阳极和钛电极在水资源消毒处理中的基本应用

目前，向水中添加氯或氯化物的氧化消毒方法被广泛用于水处理消毒。然而，已发现氯化消毒可能导致饮用水中产生“三致”物质（致癌、致畸、致突变）。近年来，由于设备复杂、水处理流量小或处理成本高，紫外线、臭氧、超声波、磁化和静电等处理方法未得到广泛应用。作为一种消毒效果好、实用性强且无二次污染的水处理消毒技术，电解法受到欢迎。

电解消毒可以分为两种类型：间接消毒和直接消毒：

I. 间接灭菌：使用通过电解产生的ClO-、HClO3、H2O2、O2-和·OH-等物质来杀死微生物。大多数现有的商业消毒处理器在添加氯化钠等电解质后，产生二氧化氯和次氯酸钠等消毒剂。

II. 直接灭菌：直接灭菌使用电解电极直接作用于微生物，导致其死亡。

电解消毒和灭菌的机制：

(1) 当电解含氯水时，会产生ClO-和少量高价氯酸盐。电极上的反应如下。阳极：2Cl - 2e → Cl2，Cl2 + H2O → HClO + H+ + Cl-。OH-离子扩散到阳极周围的液体层，并与次氯酸反应生成ClO-，并进一步反应生成氯酸：12ClO- + 6H2O - 12e → 4HClO3 + 8HCl + 3O2。生成的HClO和HClO3都是强氧化剂，对微生物具有强烈的杀灭作用。

(2) 在没有氯离子的情况下电解水，即使原水中没有 Cl-，仍然有良好的灭菌效果，这表明在电解过程中产生了除 HOCl 之外的其他氧化物质。通过分析，阳极侧发生以下反应：① H2O → H+ + OH-; ② 2OH- - 2e → [O] + H2O → H2O2; ③ 4OH- - 4e → 2H2O + O2; ④ [O] + O2 → O3。因此，产生了强氧化性消毒剂，如 H2O2、O3 和 [O]，使处理后的水在电解后具有强烈的灭菌效果。

(3) 电解直接作用于细菌细胞体，破坏细菌的某个细胞器，导致细菌死亡。

现代对氯的杀菌作用的看法是，它主要通过HClO发挥作用。当HClO分子到达细菌内部时，它们可以氧化并破坏细菌的酶系统，导致细菌死亡。最终的氧化产物是CO2和H2O。因此，即使在持续使用氯的情况下，细菌也不会产生耐药性。