电芬顿降解效率的元分析：揭示工艺参数与阴极材料对污染物去除的影响机制

这篇综述通过元分析定量评估了电芬顿（EF）系统中pH、电流密度和污染物浓度对降解效率的影响，并比较了四种碳基阴极材料（CA/CF/CP/GF）的性能稳定性。研究发现pH<5、电流密度10–15 mA·cm?2和污染物浓度5–50 mg·L?1为最优条件，其中石墨毡（GF）和碳气凝胶（CA）展现出更强的参数适应性，为废水处理工艺优化提供了数据支撑。

　　

亮点

本研究首次通过元分析量化了电芬顿（EF）系统关键参数与阴极材料的协同效应，揭示了碳基阴极在动态环境中的稳定性差异，为工业废水处理的精准调控提供了新视角。

文献收集与筛选

数据来源于Web of Science数据库（2014-2024年），以"E-Fenton/EF/electro-Fenton + cathode"为关键词检索，初筛1360篇文献后保留经同行评议、包含完整参数记录且采用碳基阴极的研究。

pH值对阴极降解效率的影响

102组数据显示pH显著影响降解效率（效应值-0.4644，p<0.01）。酸性条件（pH<5）下效应值达-2.8729（95%CI: -3.7384至-2.0073），因可溶性Fe²⁺/Fe³⁺和高H⁺浓度促进·OH生成（Eqs.4-1,4-2）。石墨毡（GF）在pH波动中表现最稳定（p>0.05）。

电流密度效应

最优区间10–15 mA·cm^?2可平衡H₂O₂产率与副反应抑制。碳气凝胶（CA）在此范围内保持稳定性能（Q_M=9.6747，p>0.05），因其三维多孔结构促进氧传质。

污染物浓度阈值

5–50 mg·L^?1浓度区间效应值最优（-2.5138至-0.4241），过高浓度会导致·OH被过量污染物猝灭。

结论

电芬顿系统在pH<5、电流密度10–15 mA·cm^?2、污染物浓度5–50 mg·L^?1时性能最佳，GF和CA阴极展现出优异的参数适应性，该发现为废水处理工艺设计提供了量化依据。