Ti-rGO/GAC粒子电极降解苯酚废水的影响因素试验研究

难降解苯酚废水的高效处理是污水处理领域中亟需解决的难题。以椰壳活性炭为基底材料,在其表面负载石墨烯和钛,制备出新型复合负载型催化粒子电极(Ti-rGO/GAC)填充于三维电极反应器中用于处理苯酚废水,采用单因素试验和正交试验考察了Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的影响因素和最佳反应条件。试验结果表明:当反应液体积为200 mL、模拟废水中苯酚的初始浓度为310 mg/L、极板间距为4.5 cm、电解质(Na_2SO_4)投加量为10 g/L、溶液的pH值为3、粒子电极投加量为100 g/L、施加电压为13 V时,为Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的最佳反应条件;在该最佳反应条件下,电解反应100 min后,模拟废水中苯酚和COD的平均去除率分别为93.51%、81.25%;pH值对废水中苯酚和COD去除率的影响最大,电压、极板间距和电解质浓度对其的影响效果依次减弱。Ti-rGO/GAC三维电极降解技术对处理苯酚这类生物难降解污染物具有一定的借鉴意义。     

粒子电极对苯酚废水的电催化降解

以溶胶-凝胶法制备了负载型复合金属氧化物Mn-Sn-Sb/γ-Al₂O₃粒子电极,用该粒子电极取代平板电极,对苯酚水溶液进行了电催化降解的研究,并考察了pH,电解质浓度,槽电压,进水ρ(苯酚),反应温度和气体流量等因素对苯酚去除率的影响.结果表明,当反应温度为25 ℃,pH为6.4,气体流量为0.5 L/min,槽电压为6.5 V,电解质浓度为0.025 mol/L时,电催化降解质量浓度为200 mg/L的苯酚水溶液150 min,苯酚去除率为94.0%,催化活性较高.提高进水ρ(苯酚),会使反应表现为自抑制作用;提高温度有利于苯酚电催化氧化的进行,但会增加石墨电极损耗和催化剂溶出量,因此在选择电催化氧化温度时要考虑设备的耐蚀性和电极的稳定性.      

极板材料对三维电极反应器处理苯酚模拟废水的影响

采用铁板、石墨、钛涂钌铱3种阳极材料和多孔石墨、活性炭纤维、不锈钢3种阴极材料对三维电极反应器处理苯酚模拟废水进行研究,并分析了不同极板材料对H2O2产量及对苯酚去除率的影响.结果表明,不同的阴阳极材料体系中,H2O2产量和苯酚的去除率有较大差异,钛涂钌铱电极更适合作为反应体系的阳极,铁板作为阳极存在着在电解过程中产生大量铁泥污染以及损耗严重等缺点.多孔石墨、活性炭纤维、不锈钢3种阴极材料中,活性炭纤维显示出了良好的矿化能力.当采用钛涂钌铱极板作为阳极,活性炭纤维作阴极,此时苯酚的最大去除率可达到92.1%.     

不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化降解苯酚的影响

采用热分解法和电沉积法2种工艺制得4个二氧化铅电极,用扫描电镜（SEM）观察了电极表面形貌.以水杨酸(2-HBA)为捕获剂,用高效液相色谱仪测定羟基自由基与水杨酸的羟基化产物2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA)的量作为产生的羟基自由基的浓度.通过羟基自由基的浓度的测定和苯酚的降解,研究了不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化对苯酚降解的影响.热分解电极、无掺杂电极、掺铋电极和掺镧电极产生羟基自由基的最大浓度分别为0.781、1.048、1.838、2.044 μmol/L,以这4个电极为阳极对苯酚进行电解, 1.5　h苯酚去除率分别为87.30%、93.55%、97.95%、98.70%,5　h　TOC去除率分别为86.75%、94.26%、98.53%、99.60%;以掺镧电极为阳极,加入抑制剂CO^2-₃、PO^3-₄、CH₃ＣＯＯ^-产生的羟基自由基的最大浓度分别为无检出、0.170 μmol/L、0.270 μmol/L,对苯酚进行电解,5 h苯酚去除率分别为99.06%、99.98%、99.79%.电沉积法制得电极对苯酚的降解效果优于热分解法制得的电极,而掺杂的电极优于无掺杂的电极,掺镧电极对苯酚降解效果最好,抑制剂CO^2-₃、PO^3-₄、CH₃ＣＯＯ^-存在时会对苯酚的降解起到阻碍作用,CO^2-₃阻碍作用最强.不同制备方法和掺杂不同添加剂制得的电极的催化性能不同,对苯酚的降解效果也不同;羟基自由基的浓度越大,苯酚的降解效果越好,抑制剂捕获了产生的羟基自由基,不利于苯酚的降解.     

三维电极处理含酚废水的研究

介绍了三维电极法处理技术的一些特点、机制及其在水处理中的应用。在实验中以活性炭投加量、电极电压、反应时间、电解质NaCl投加量、溶液pH值和苯酚初始浓度为研究对象,分析这些因素对苯酚去除率的影响。     

负载型粒子电极电催化氧化苯酚的研究

以颗粒活性炭(AC)为载体,分别采用氧化还原法和热分解法制备了炭载纳米MnO2、SnO2-Sb-Mn粒子电极,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试对其物相组成、微观形貌和电催化活性进行表征.结果表明,制备的MnO2晶粒主要以α-MnO2与δ-MnO2晶型聚团存在于AC孔隙边缘,SnO2-Sb-Mn活性组分则以固溶体形式分布于AC表面及孔隙内,两类晶体平均粒径分别为11.47,13.70nm,金属氧化物镀层可增加循环伏安曲线测试过程的伏安电荷量,提高粒子电极电催化活性.填充床苯酚模拟废水电催化降解实验表明,MnO2/AC与SnO2-Sb-Mn/AC填充床电极反应器出水苯酚及COD去除率均高于AC填充床,电流效率增大而能耗降低.在电流密度12.0mA/cm2和反应时间140min条件下,SnO2-Sb-Mn/AC粒子电极的苯酚及COD去除率分别为94.7%和90.4%,电流效率达62.7%,能耗为20.3kWh/kgCOD.     

MOx颗粒活性炭镀层粒子电极对苯酚的电催化降解特性

为研究半导体金属氧化物颗粒活性炭镀层粒子电极苯酚电催化性能,采用溶胶-凝胶、氧化还原与热分解方法,将TiO₂、MnO₂与SnO₂-Sb和SnO₂-Sb-Mn纳米金属氧化物镀层于AC(颗粒活性炭)表面,制备了催化型粒子电极,使用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及循环伏安曲线(CV)对其物相组成、微观形貌及电催化活性进行表征与分析. 结果表明,这4类金属氧化物可以不同赋存状态存在于AC表面,粒子电极表面活性组分晶格尺寸分别为10.64、11.34、14.68及13.50 nm;催化型粒子电极电催化活性明显高于未负载AC,各粒子电极电催化活性顺序为SnO₂-Sb-Mn/AC>TiO₂/AC>SnO₂-Sb/AC>MnO₂/AC. 半导体金属氧化物镀层可提高填充床电极反应器苯酚废水的催化降解性能,废水苯酚及COD_Cr去除率显著提升,TiO₂/AC、MnO₂/AC、SnO₂-Sb/AC及SnO₂-Sb-Mn/AC粒子电极在电流密度为8.0 mA/cm2的条件下连续电解2.72 h,出水苯酚及COD_Cr去除率分别为87.1%、92.8%、90.4%、100.0%和92.5%、89.3%、88.7%、97.2%,高于AC粒子电极的84.2%和79.1%,并且可消除苯酚电催化反应中醌类物质积累.      

三维电解法处理苯酚废水的粒子电极研究

用浸渍法制备了分别以Cu、Zn、Ni、Ce、Fe、Co、Mn、Sn等为单组分以及Mn和Sn为双组分氧化物、以γ-Al₂O₃为载体的负载型电催化剂, 并填充于阴阳极间以构成三维电极电催化降解苯酚模拟废水.结果表明, 所选用的几种粒子电极都显示了一定的催化活性, 可不同程度地提高苯酚的去除效率, 其中Mn、Sn单组分和双组分氧化物对苯酚降解具有较高的催化活性, 且Mn与Sn物质的量比为2时双组分金属氧化物的催化活性最高. 在0.25 A的电流下处理150 min, 可使目标有机物的去除率达90.8%, TOC去除率也达到80.7%. 加入·OH清除剂叔丁醇的研究表明, 本体系中苯酚的电催化氧化是由直接氧化和间接氧化的协同作用共同去除.     

三维电极电化学氧化酚醛树脂生产废水

采用刷涂法和阳极电沉积法制备Ti/SnO2+Sb2O3/β-PbO2阳极,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站分析和表征,具有良好表面结构和催化活性;电化学氧化槽内充填铁碳粒子电极形成三电极氧化系统.利用该系统电化学氧化酚醛树脂实际生产废水,研究氧化参数的变化对甲醛、苯酚和化学耗氧量(CODCr)降解效果的影响,包括电流密度、氧化时间和水溶液初始pH值.电化学氧化过程符合一级动力学.在生产废水中苯酚质量浓度为350 mg/L、甲醛质量浓度为1 800 mg/L,电流密度25 mA/cm3,电化学氧化时间300 min时,甲醛、苯酚和CODCr去除率分别达到96.5%,86.9%和94.7%.     

Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极的制备及降解不同污染物性能研究

采用溶胶凝胶法和电沉积法分别制备了Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极的中间层和表面活性层,并通过XRD和SEM对电极的中间层和表面活性层进行了相关表征.结果表明,制得的电极表面为β型PbO2,表面形貌均匀致密.同时,采用线性伏安扫描和交流阻抗测试对电极的电化学性能进行了测试.结果表明,电解液中污染物的存在可提高电极的析氧电位,中间层的制备可以有效提高电极的催化性能.另外,通过测定电极对苯酚、靛蓝胭脂红、甲基橙3种不同类型污染物的去除率、COD去除率,研究了该电极对不同类型有机物的降解规律.结果表明,在相同条件下该电极对靛蓝胭脂红的去除速率较高且所需电压最低,降解1 h时靛蓝胭脂红去除率即达100%,甲基橙降解3 h时其COD去除率高达55%.     

电极材料对电动修复尾矿周边铅污染土壤的影响研究

影响土壤电动修复效率的因素很多,包括土壤类型、污染物性质、电压和电流大小、洗脱液组成和性质、电极材料和结构等.但很少有文献报道不同电极材料对电动修复土壤重金属污染的效率影响,文章采用不同电极材料(石墨、不锈钢和钛板)对尾矿附近的土壤进行电动修复,研究了修复效率及土壤pH随时间的变化情况.当电场强度为1 V/cm,采用石墨电板电动修复48 h总铅的去除效率为77％,不锈钢电极和钛电极的修复效率分别为64％和54％.石墨电极去除效率的提高归因于相比于不锈钢电极和钛电极,石墨电极提供更多的电子传递所需的活性界面.     

电阻焊电极材料热变形行为的研究

电阻焊电极在焊接过程中 ,承受着高温、高压和高电流的作用 ,工作条件十分恶劣。在导电、导热性能差不多时 ,其高温热稳定性的好坏直接影响它的使用寿命。因此 ,针对 3种典型的电极材料 (CuCr,CuCrZrMg ,弥散铜 ) ,进行了热变形行为研究 ,通过分析在不同高温情况下的应力 应变曲线 ,从而确定其高温热稳定性及使用寿命长短。     

气体扩散电极体系电化学消毒

以自制活性炭/聚四氟乙烯(PTFE)气体扩散电极在无隔膜体系发生H2O2进行电化学消毒的系统研究,主要探讨了膜电极中PTFE质量分数W(PTFE)和造孔剂含量m(NH4HCO3),外部操作条件pH值和氧气流速Q(O2)对杀菌效果的影响.结果表明,W(PTFE)为0.5时,H2O2的产量最高.适量造孔剂的添加有效地提高了杀菌效率,与酸性条件相比,效果在中性条件下更为突出.BET比表面积分析结果表明,随着造孔剂含量的增加,膜电极表面的平均孔径先大幅度减小,后缓慢增加,这有助于电极上的气体传质效果.吸附在杀菌过程中起的作用不大.杀菌效率随着pH值的下降迅速提高,该体系pH值适用范围较广:当原水细菌总数为106CFU.mL-1,pH为3～10,以载铂量W(Pt)为3‰的气体扩散电极作为阴极进行电解,30 min后杀菌效率均能达到80%以上.在一定范围内增加氧气流速Q(O2)对H2O2的产生及杀菌效率的提高无太大影响.一方面,高的氧气流速增大了水的电阻,增加了杀菌能耗,提高气体扩散电极体系杀菌的运行成本;另一方面,高的氧气流速在一定程度上适当缩短了处理时间,降低了设备投资.机制研究表明,开始时阳极的直接氧化与自由基的产生起了重要作用;随着反应时间的延长,阴极H2O2间接杀菌的作用迅速增强;电解30 min后阴极室和阳极室的杀菌效率基本相当,此时两者的作用接近.     

微生物膜BOD电极的研究

本文介绍了用四种微生物膜制备的BOD电极及其测定废水BOD的试验情况,结果表明,电极对BOD际准物质线性响应范围为10—60mg/L,响应达到平衡时间为4 min(对低限浓度溶液)到7 min(对高限浓度溶液),连续稳定地工怍寿命在20天以上;用该电极和BOD_s标准法对照测定7种废水的BOD值,测定结果的相关性较好。     

电极流动分析仪的研制和应用

采用固定电极测试状态的方法，将流动技术引入到离子电极直接电位分析法中，设计并试制了电极流动分析仪。配用市售硝酸根电极、钠电极、氟电极、氯电极和氨电极进行了环境样品的测定。结果表明，电极流动分析仪法的分析速度比直接电位法提高２－３倍，变异系数，２．９％－５．０％之间，回收率在９０％－１０５％之间；直接电位法变异系数在２．３％－６．７％之间，加收率在９０％－１０９％之间。     

苯胺在铂电极上电解特征的研究

采用循环伏安法考察了苯胺在铂电极上不同浓度、pH值和不同扫描速率等条件下的电化学反应特性。结果表明:在酸性条件下出现明显的氧化峰而中性和碱性条件下没有;在循环初期只有1个氧化峰,峰电势Ep≈1.0V,随着扫描的进行出现2个氧化峰,Ep≈1.0V,0.5V。     

沿面放电臭氧发生器电极的研究

本文论述了电晕放电法产生臭氧的机理和沿面放电用电极的结构及影响因素 ,认为提高电介质的介电常数、表面电阻率和降低电介质的厚度可以提高臭氧发生器的效率。借助实验手段 ,作者还确定了以 0 .2 5～0 .4 mmα-Al2 O3 作为电介质 ,缠绕间距为 2～ 3mm的电极线 ,制成的管式臭氧电极单根臭氧浓度可以达到 1 2～ 1 3g/m3。     

离子选择电极法测定氟化物时的质量控制

文章对影响离子选择电极法测定氟化物的有关因素进行了研究和探讨,以提高测定准确度和精密度.     

磁电解法处理工业废水过程中的电极行为

从提高电解处理的效率、降低能耗和改善回收沉积物性状的目标出发,,通过对含铜工业的磁电解处理试验和极化曲线的测定,确定了磁场对电解过程的影响。     

土壤电动修复的电极空间构型优化研究

采用MATLAB软件对非均匀电场中几种常见电极构型的电场分布进行了模拟,根据最优的电极构型构建了电动修复实验装置,研究了电动修复过程中不同部位土壤p H以及重金属残留量随时间变化情况.结果表明,从电场强度的有效性角度,正方形(1-D-1)和正六边形(2-D-3)分别是一维、二维构型中最优的电极构型,土壤p H值的变化、重金属的去除与电场强度的分布有密切关系.采用正六边形电极构型对镉、镍、铅、铜共4种阳离子型重金属进行电动修复时,控制阴极p H值,随着修复的进行,在整个反应单元中逐步形成了酸性迁移带,可在一定程度上避免重金属的过早沉淀,有利于重金属的去除.电动修复480 h后,重金属镉、镍、铅、铜的总去除率分别为86.6%、86.2%、67.7%、73.0%,可根据修复目标改变修复时间和更换电极频次.