水資源短缺是本世紀(jì)最緊迫的全球挑戰(zhàn)之一，威脅著環(huán)境穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類福祉[1]，[2]。水資源需求與可用性之間的差距凸顯了制定可持續(xù)管理策略以確保未來(lái)幾代人水安全的迫切性。在此背景下，再生水的再利用已成為緩解這一挑戰(zhàn)的可行且可持續(xù)的解決方案[3]，[4]。再生水是指經(jīng)過(guò)處理后符合特定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的廢水，可用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)甚至城市用途[5]。其應(yīng)用有助于保護(hù)淡水資源，減少環(huán)境污染，并支持向循環(huán)水經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)型[6]，[7]。與其將廢水視為不可避免的副產(chǎn)品，不如將其視為一種可再生資源，能夠生產(chǎn)出適合多種非飲用及某些情況下可飲用用途的高質(zhì)量再生水[8]。然而，傳統(tǒng)處理系統(tǒng)往往無(wú)法有效去除水中日益增多的微量污染物[9]。這些由現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的污染物即使在微量濃度下也會(huì)對(duì)生態(tài)和健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)[10]，[11]。為確保再生水符合日益嚴(yán)格的質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)尖端處理技術(shù)至關(guān)重要[12?]。隨著對(duì)擴(kuò)大廢水再利用需求的增加，針對(duì)處理后廢水中微量污染物的環(huán)境和公共衛(wèi)生問(wèn)題的監(jiān)管框架也開(kāi)始不斷完善。其中一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)是歐洲議會(huì)和理事會(huì)發(fā)布的《2024/3019號(hào)指令》（EU 2024/3019），該指令為城市廢水收集、處理和排放制定了更嚴(yán)格的指導(dǎo)方針。該指令首次規(guī)定了專門(mén)的四級(jí)處理階段，旨在去除微量污染物，并計(jì)劃逐步在大型污水處理廠（WWTPs）中全面實(shí)施這一規(guī)定，目標(biāo)是在2045年前完成[14]。該指令特別針對(duì)藥物、抗生素、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、苯并三唑類物質(zhì)、全氟和多氟烷基物質(zhì)、微塑料和重金屬等污染物，因?yàn)樗鼈冊(cè)诃h(huán)境中的持久性和潛在風(fēng)險(xiǎn)[14]。該指令要求至少去除表1中列出的13種關(guān)鍵物質(zhì)中的6種的80%[13??]。表1中的大多數(shù)物質(zhì)是藥物，它們可能通過(guò)多種途徑進(jìn)入廢水系統(tǒng)，包括未代謝的藥物成分、不當(dāng)丟棄的藥物或工業(yè)廢水[15]。此外，由于三唑類物質(zhì)在工業(yè)冷卻系統(tǒng)、家用洗潔精、金屬加工液等中的廣泛應(yīng)用，它們也會(huì)進(jìn)入廢水流[16]。該政策明確區(qū)分了三級(jí)處理和四級(jí)處理的目標(biāo)，并認(rèn)識(shí)到需要先進(jìn)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這些嚴(yán)格目標(biāo)。吸附、臭氧化和高級(jí)氧化工藝（AOPs）等技術(shù)因其在去除新興污染物方面的良好效果而被認(rèn)為是合適的候選方法[17]，[18]，[19]。在此背景下，電化學(xué)高級(jí)氧化工藝（EAOPs）因能夠高效降解持久性有機(jī)污染物、具有操作靈活性且對(duì)化學(xué)試劑的依賴性較低而變得越來(lái)越重要[20]，[21]，[22]，[23] [24]。在各種可能發(fā)展成為高效四級(jí)處理技術(shù)的EAOPs中，電芬頓方法尤為值得關(guān)注[25??]。眾所周知，在這一過(guò)程中，羥基自由基（•OH）是由Fe²⁺離子與電生成的過(guò)氧化氫（H₂O₂）反應(yīng)產(chǎn)生的[23]，[24]，[26]。

EAOPs可能會(huì)產(chǎn)生活性氯或活性溴等物質(zhì)，這些物質(zhì)可能因形成有毒鹵化副產(chǎn)物而帶來(lái)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[27]，[28]。然而，電芬頓工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橹饕�氧化�?#8226;OH的半衰期極短[29]，這確保了它在廢水排放到水體之前幾乎瞬間被消耗掉，從而防止了對(duì)自然環(huán)境中有益微生物和浮游植物的氧化損害。本簡(jiǎn)述介紹了電芬頓工藝在去除EU 2024/3019指令中列出的微量污染物方面的科學(xué)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)潛力。如圖1所示，過(guò)去15年中發(fā)表了108篇關(guān)于電芬頓工藝及其所針對(duì)的微量污染物的研究文章（圓圈的面積與文章數(shù)量成正比）。卡馬西平（carbamazepine）的降解相關(guān)文獻(xiàn)最多（藍(lán)色圓圈，占50%），其次是雙氯芬酸（diclofenac，綠色圓圈，占32.4%）和美托洛爾（metoprolol，紅色圓圈，占8.3%）；其他微量污染物的相關(guān)文獻(xiàn)占比不到3.7%。使用所選搜索標(biāo)準(zhǔn)未找到關(guān)于4-甲基苯并三唑、5-甲基苯并三唑、阿米舒普利、西酞普蘭和坎地沙坦的文章。表2匯總了電芬頓工藝對(duì)多種微量污染物的去除效率及其最佳操作條件。對(duì)表2數(shù)據(jù)的分析表明，使用合成介質(zhì)時(shí)可獲得更高的去除效果，因?yàn)閷?shí)際廢水基質(zhì)中含有天然有機(jī)物和溶解固體，這些成分增強(qiáng)了•OH的清除能力。此外，表2數(shù)據(jù)顯示大多數(shù)研究使用硼摻雜金剛石（BDD）或尺寸穩(wěn)定陽(yáng)極（DSA）等陽(yáng)極，雖然這些陽(yáng)極能最大化•OH的產(chǎn)生，但成本較高，這成為大規(guī)模四級(jí)處理的重大障礙。