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20世纪50年代后，工业的发展和人类生活条件的改善得到不断推进，同时也制造了很多化学污染物，加剧了水资源的污染。开采业、农业、畜牧业、食品加工业、印染业 、医疗产业和城市生活垃圾渗透液等都产生了大量、复杂、有毒、持久性的和难去除的污染物，这些污染物通过废水、污水进入了地表水源或者地下水，破坏了生态环境[1-4]。治理水污染，使废水、污水能够再利用，提高水资源利用效率是解决水资源匮乏、保护生态环境的重要途径。电化学技术是通过在特定的电化学反应器中外加电场调控电子定向转移，使水中污染物在反应器中发生特定的物理、化学反应，从而被去除的过程。包括电氧化、电还原、电渗析、电絮凝、电吸附、电气浮、内电解和电芬顿等常用技术。相对传统处理方法，用电化学处理水污染有着可避免二次污染、可深度并有选择性的去除污染物、处理条件温和易实现自动化和规模化、且可与其他处理方法相结合，形成降解能力强的复合处理工艺等优点。还可以有效地回收污水、废水中的金属离子、营养物质、硫、氢和化合物，使废水资源化。电化学技术已经成为目前处理污水、废水的优选技术[5-6]。
本研究对电化学水处理相关的SCI期刊论文进行检索和分析，总结电化学水处理领域的国际论文的发文特点和趋势，揭示该领域的研究前沿发展方向，以期为科研人员的研究规划和国际合作提供科学支撑。
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数据来源于科睿唯安（Clarivate Analytics）的Web of Science核心合集的SCI数据库（SCI-Expanded，
http://apps.webofknowledge.com ）。检索时间为2021年5月，检索年限为2011～2020年。经查重后获得4 177条数据，检索结果见表1。 以主题做为检索字段，以电化学技术和污水、废水处理为检索式进行检索，得到结果最多、最为全面，为3 767条。通过进一步限制检索范围，分别检索电化学处理技术在工业废水、农业废水、城市废水和医疗废水中的应用频率[7] ，结果显示，用电化学技术处理工业废水的应用更为频繁和广泛，检索出1 479条。电化学水处理技术在农业、畜牧业污水的处理中应用面不大，只检索到90条数据。该技术在处理城市生活污水和医疗废水中也有一定的应用，分别检索到349和196条数据。 -
根据Web of Science的检索结果，2011～2020这10年间，在电化学处理水污染的方面，全球共发文4 177篇，见图1。总发文量由2011年的204篇增长到2020年768篇，呈逐年递增的趋势。
发文量最多的前10的国家分别是中国、印度、西班牙、美国、巴西、伊朗、墨西哥、韩国、加拿大和土耳其，共3 111篇，占总发文量的74.45%。其中，中国1 626篇，明显领先于其他国家，占全球总发文量的38.93%，尤其2019和2020年发文量占到全球的近1/2。其他9国发文量也呈逐年上升的趋势，特别是近5年发文量逐年增加，见表2。
用知识图谱可视化软件VOSviewer分析全球发文国家的合作关系，见图2。与People r China合作关系较为紧密的有Japan、Singapore、Danmark、SSweden等国家。与USA存在合作关系的国家较多，除了与Australia合作较多，还有很多亚洲国家，如India、South Korea、Vietnam、Thailand等国家及Taiwan Province of China。Sapain与Brazil、Mexcio、Colombia、Chile的合作更为紧密。另外，Canada、France、Mocrocco等也存在广泛的合作关系。而Iran、Turkey、Germany、Portugal、Greece等国家也组成了一个合作小组。
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基于Web of Science的学科分类，电化学水处理方面的研究主要涉及环境科学和生态学、工程和化学等领域，见表3。其中，环境科学和生态学领域以及工程领域的发文量超过总发文量的10%，分别为15.3%和13.3%。环境科学和生态学、工程、电化学、化学、工程-环境科学和生态这5个领域的发文总和占有全部发文量的一半以上。另外，电化学水污染的研究在工程-水资源、工程-环境科学和生态-水资源、化学-工程、农业-生物技术和微生物应用-能源和燃料、化学-电化学这些领域的发文量也占有一定的份额，大约占总发文量的20.2%。
为了揭示研究现状和前沿，本文对2019和2020年的发文提取关键词，并用VOSviewer对关键词进行聚类分析，见图3。小球越大表示此关键词出现的次数越多，小球之间的连线表示两关键词间存在一定相关性。2019～2020年，根据发文关键词的数量多少及相关性，可将全球的研究区分为4个群组。研究热点分别为红色群组的“吸附”“氧化”“水溶液”等；绿色群组的“性能”“微生物电解槽”“除磷”等；蓝色群组的“降解”“电化学氧化”“掺硼金刚石（电极）”等；黄色群组的“去除”“电絮凝”“酸性”等。
进一步对关键词群组进行分析，总结每个群组研究主要内容、使用的技术和去除的主要污染物，以及所关注的技术要点和参数，见表4。
为了更近一步预测研究趋势和应用范围，对2019和2020年被引频次>20次的发文，剔除广泛性和普遍性使用的关键词后再次进行聚类分析，见图4。红色小球表示个人护理产品和药品，绿色小球表示污水污泥，黄色小球表示海水淡化和地下水，紫色小球表示垃圾渗滤液和饮用水，这几方面仍然是近年的主要研究方向。而主要污染物的去除将会集中在抗生素（包括四环素）、微生物污染物、苯酚、金属铬及六价铬、双酚A和残留农药等方面。在微生物燃料电池制备和绿色合成技术上的应用将会受到更多的关注。
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2011～2020年，全球电化学水处理方面的4 177篇文章共发表在492个期刊上。超过半数的文章发表于Top20期刊，见表5。Top20期刊中发文量﹥100的有10个刊，发文量占全部发文量的35.8%。其中发文量最多的是Chemical Engineering Journal，发文222篇，该刊2020年影响因子为13.273，5年影响因子为11.629。Top20影响因子最高的刊是Applied Catalysis B-Environmental，2020年影响因子为19.503，5年影响因子为17.995。
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对比了发文量Top10国家的发文期刊平均影响因子，见图5，发文期刊平均影响因子超过5.0的国家有5个。其中最高的是美国，平均IF为6.82。其次是西班牙，也达到了6.23。另外IF>5的国家分别为韩国5.71、中国5.36和加拿大5.21。说明这些国家的整体发文质量较高。通过对比发文量Top10国家文章被引次数H指数，H指数最高的国家为中国，为65，其次为美国49，西班牙45。另外，印度和巴西的H指数也超过了30，分别为38和30。总体来说，中国的发文量和H指数为全球第一，表明全球科研影响力最大。但美国和西班牙发文质量较高，对科研的贡献较大。
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（1）2011～2020年，电化学水处理领域的全球发文量明显呈逐年上升的趋势，说明全世界越来越多的国家和地区都在关注并应用这项目前处理水污染的优选技术。发文量最多的前十的国家分别是中国、印度、西班牙、美国、巴西、伊朗、墨西哥、韩国、加拿大和土耳其。涵盖亚洲（尤其是东亚和南亚一代）、欧洲、北美洲、南美洲4个大洲，并且这些国家间也有很多直接、间接的合作。说明这项技术在这些地域应用领域更为广泛，技术也更为成熟。
（2）2011～2020年，电化学水处理领域全球发文量最多的国家是中国，占全球发文量的近40%。这与我国多年来一直坚持以环境保护为基本国策，各级政府都重视环境保护、逐渐加大环境保护方面的技术研发和生产投入力度有关。特别是2018年《中共中央 国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》的提出，更是进一步促进了水污染领域研究成果的产出，2019和2020年，中国的发文量占全球发文量的1/2。
（3）2011～2020年，电化学水处理领域的发文超过一半集中在环境科学和生态学、工程、电化学、化学、工程-环境科学和生态这5个领域。主要研究涉及海水淡化、饮用水、地下水、污水污泥、活性污泥、个人护理产品、药品和垃圾渗滤液等方面；技术手段较常用的有电氧化、电还原、电絮凝、电吸附和微电解等；去除的污染物有重金属、硝酸盐、磷酸盐、有机污染物、染料和抗生素等。今后的研究中，微生物燃料电池制备和绿色合成技术上的应用将会受到更多的关注。
（4）2011～2020年，全球电化学水处理方面的4 177篇文章共发表在492个期刊上。其中发文量最多的是Chemical Engineering Journal，发文222篇，该刊2019年影响因子为10.652，5年影响因子为9.42。对比了发文量Top10国家的发文期刊平均影响因子和H指数来评估各个国家的科研实力和影响力，结果显示中国的发文量和H指数为全球第一，全球科研影响力最大。但美国和西班牙发文期刊影响因子总体较高，说明这两国的科学技术更为先进，对学术的贡献较大。
基于SCI收录的电化学水处理技术文献计量分析
Bibliometric analysis of SCI literature on electrochemical technology for water treatment
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摘要: 文章以2011～2020年电化学水处理技术方面的SCI发文情况为依据进行分析。结果显示，电化学水处理领域的全球发文量呈逐年上升的趋势，中国的发文量占全球发文量的近40%，发文量和被引次数H指数均居全球第一。与中国合作关系较为紧密的有日本、新加坡、丹麦和瑞典等国家。研究主要集中在环境科学和生态学、工程和化学等领域，主要研究涉及海水淡化、饮用水、地下水、污水污泥、活性污泥、个人护理产品、药品和垃圾渗滤液等方面，且近一半的发文集中在20个期刊上。Abstract: This article analyzes the literatures on electrochemical technology for water treatment published on SCI from 2011 to 2020. The result shows that the literature publication of water treatment by electrochemical technology increases year by year. Nearly 40% of the literatures come from China with the top publications and the highest H-index. There is a good cooperation relationship between China and the countries such as Japan, Singapore, Denmark, and Switzerland. Chinese research mainly concerns the fields of environmental science, ecology, engineering, and chemistry, and the research mainly involves desalination, drinking water, groundwater, sewage sludge, activated sludge, personal care products, medicine, and landfill leachate. Nearly half of Chinese researches are published in 20 journals.
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Key words:
- electrochemical water treatment /
- SCI /
- quantities of research paper /
- VOSviewer
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表 1 SCI收录电化学水处理文献检索结果
检索内容和检索式 检索结果 电化学技术在水处理中的应用
TS=("electro* chemi* technolog*" or "electro* redox*" or "electro* oxida*" or "electro*......）
and TS=(“*water* *treatment*” or “*water* purif*” or “*water* cleans*”......)2 034 电化学技术处理污水、废水
TS=("electro* chemi* technolog*" or "electro* redox*" or "electro* oxida*" or .......）
and TS=（wastewater* or “waste water*” or “water contaminat*” or “contaminat* water*” or.......)
and TS=(*treatment or purif* or cleans* or remov* or disinfect* or steriliz* or remediat*......)3 767 电化学技术处理工业废水
TS=("electro* chemi* technolog*" or"electro* oxida*" or "electro* flocculat*" or.......）
and TS=（wastewater* or “waste water*” or “water contaminat*” or “water pollut*” or ......)
and TS=（Industr* or metallurg* or produc* petrochemical or petroleum or “natural gas” or desalinat* or ......）1 479 电化学技术处理农业、畜牧业废水
TS=("electro* chemi* technolog*" or "electro* redox*" or "electro* oxida*" or "electro* coagulat*"or ......）
and TS=（wastewater* or “waste water*” or “water contaminat*” or “water pollut*” or......)
and TS= (agricultur* or farmland or rural or pesticide* slaughterhouse*or ......)90 电化学技术处理医疗废水
TS=("electro* chemi* technolog*" or"electro* oxida*" or "electro* coagulat*"or.......）
and TS=（wastewater* or “waste water*” or “water contaminat*” or “water pollut*”or......)
and TS=(municipal* or domestic* or sanitary)196 电化学技术处理生活污水
TS=("electro* chemi* technolog*" or "electro* redox*" or "electro* coagulat*" ......
and TS=（wastewater* or “waste water*” or “water contaminat*” or “water pollut*”or......)
and TS=(hospital or medic* or pharmac*or......)349 合计 8 232 查重 4 177 
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表 2 10年内电化学处理水污染相关文章全球及Top10国发文量分析
篇 t/a 中国 印度 西班牙 美国 巴西 伊朗 墨西哥 韩国 加拿大 土耳其 合计 中国所占比例/% 2011 62 12 11 17 10 7 21 23 12 15 190 30 2012 67 12 21 15 10 9 11 15 12 10 182 29 2013 83 16 17 9 11 8 19 21 13 9 206 33 2014 92 33 14 23 13 5 13 11 13 11 228 31 2015 130 23 29 16 21 11 19 11 12 6 278 34 2016 166 25 21 24 20 12 12 7 7 3 297 40 2017 189 28 23 25 20 15 11 11 9 9 340 38 2018 217 29 38 31 24 16 8 8 7 5 383 40 2019 269 35 33 28 30 21 6 5 11 5 443 46 2020 351 65 38 32 34 23 4 5 6 6 564 46 合计 1 626 278 245 220 193 127 124 117 102 79 3 111
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表 3 电化学水处理在不同研究领域发文数量及所占比例
研究领域 发文数量 所占比例/% 环境科学和生态学 640 15.3 工程学 555 13.3 电化学 382 9.1 化学 365 8.7 工程；环境科学与生态学 307 7.3 工程；水资源 246 5.9 工程；环境科学与生态学；水资源 234 5.6 化学；工程学 151 3.6 农业；生物技术与应用微生物学；
能源与燃料114 2.7 化学；电化学 99 2.4 其他 1 084 26.0
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表 4 2019～2020年电化学处理水污染相关文章研究方向及技术要点
群组 研究方向 使用技术 去除污染物 技术要点和参数 红色 海水淡化，饮用水，地下水 电氧化，吸附，电还原，电沉积 重金属，六价铬，亚甲蓝，纳米颗粒，硝酸盐，亚硝酸盐，氮 动力学，电极，活性炭，催化剂，石墨烯，碳纳米管，能量，电容去离子，传感器 绿色 污水污泥，活性污泥 降解，电解，零价铁，微电解，生物降解 氨，有机质，磷酸盐 性能，微生物电解槽，反应器，酸碱度，温度，膜生物反应器，微生物群落，发电 蓝色 个人护理产品，药品，抗生素 降解，电化学氧化，阳极氧化，光催化降解，臭氧氧化，电芬顿 抗生素，偶氮染料，双酚A，有机污染物，磺胺甲恶唑，过硫酸盐 掺硼金刚石，矿化作用，毒性，双氧水，羟基自由基，降解途径，BDD阳极 黄色 垃圾渗滤液 电絮凝，电化学降解 染料，苯酚，污染物，合成有机染料 酸性，活性氯，阳极，表征，COD，能源消耗，二氧化铅电极，响应面法
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表 5 电化学处理水污染相关文章全球Top20期刊发文量
期刊 发文量/篇 2020 IF 5年IF Chemical Engineering Journal 222 13.273 11.629 Chemosphere 190 7.086 6.451 Electrochimica Acta 174 6.901 6.385 Desalination And Water Treatment 157 1.254 1.027 Journal Of Hazardous Materials 148 10.588 9.608 Separation And Purification Technology 140 7.312 6.437 Water Research 127 11.236 10.177 Environmental Science And Pollution Research 116 4.223 3.509 Bioresource Technology 112 9.642 7.820 International Journal Of Electrochemical Science 109 1.765 1.366 Journal Of Electroanalytical Chemistry 83 4.464 4.105 Water Science And Technology 79 1.915 1.796 Science Of The Total Environment 77 7.963 6.938 International Journal Of Hydrogen Energy 73 5.816 4.063 Environmental Science & Technology 72 9.028 8.079 Rsc Advances 71 3.361 3.206 Environmental Technology 64 3.247 2.880 Applied Catalysis B-Environmental 58 19.503 17.995 Journal Of Environmental Management 51 6.789 6.393 Journal Of Environmental Chemical Engineering 48 5.909 5.361
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[1] DOS S, ALEXANDRO J, KRONKA M S, et al. Recent advances in electrochemical water technologies for the treatment of antibiotics: A short review[J]. Current Opinion in Electrochemistry, 2021, 26: 100674. doi: 10.1016/j.coelec.2020.100674 [2] TRELLU C, VARGAS H O, MOUSSET E, et al. Electrochemical technologies for the treatment of pesticides[J]. Current Opinion in Electrochemistry, 2021, 26: 100677. [3] HILARES R T, ATOCHE-GARAY D F, PAGAZA D A, et al. Promising physicochemical technologies for poultry slaughterhouse wastewater treatment: A critical review[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering 2021, 9 : 105174. [4] MARTINEZ-CRUZ A, FERNANDES A, CITRIACO L, et al. Electrochemical oxidation of effluents from food processing industries: A short review and a case-study[J]. Water, 2020, 12: 3546. doi: 10.3390/w12123546 [5] 张瑞, 赵霞, 李庆维, 等. 电化学水处理技术的研究及应用进展[J]. 水处理技术, 2019, 45(4): 11 − 16. [6] 胡承志, 刘会娟, 曲久辉. 电化学水处理技术研究进展[J]. 环境工程学报2018, 12(3): 677-696. [7] 杨雨寒. 基于文献计量的我国水处理研究发展态势分析[J]. 环境工程学报, 2019, 13(5): 1245 − 1260. doi: 10.12030/j.cjee.201903076 -
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