电化学氧化PFOA阳极材料筛选及其机制研究

全氟辛酸(PFOA)具有环境持久性及内分泌干扰性,传统的生物降解及高级氧化法对PFOA的去除效果微弱.本研究采用电化学氧化法降解PFOA,选取BDD(掺硼金刚石电极)、Pt、Ti、Ti/RuO2、Ti/RuO2-IrO2、Ti/In2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2和Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3这11种阳极材料为备选电极.采用线性扫描伏安法测试析氧电位(OEP),评价11种电极对PFOA的降解效果和脱氟效果,并采用超声-电化学协同方法间接证明PFOA分子在电极表面的直接电子转移是降解反应的第一步.Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2、Ti/SnO2-Sb2O5和BDD对PFOA有较好的电氧化效果,降解率分别是89.8%、89.8%、93.3%和98.0%.Pt、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2和Ti/In2O3对PFOA的电氧化效果微弱,降解率分别是2.1%、2.3%、12.5%和3.1%.而Ti、Ti/RuO2和Ti/RuO2-IrO2对PFOA没有电氧化能力.PFOA分子经过电极表面的直接电化学氧化发生脱羧反应,后经过逐步脱掉CF2单元的循环生成短链的全氟羧酸类化合物C6F13COO-、C5F11COO-、C4F9COO-和C3F7COO-.     

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

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%.     

PbO2/TiO2-NT/Ti电极的制备及电催化性能研究

采用阳极氧化法制备了TiO_2纳米管(TiO_2-NT),研究了阳极氧化时间对TiO_2-NT形貌与结构的影响.结果表明,氧化时间为180 min时,TiO_2-NT排列紧密,管口形状接近圆形,管径为93 nm左右.以TiO_2-NT为底层采用电沉积法制备PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极与传统PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极形貌、结构、电化学性能、使用寿命对比分析结果表明,与PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极相比,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极具有较小的晶粒尺寸、较高的催化氧化活性和较长的使用寿命.     

双极电化学氧化降解水中苯胺

采用钛基氧化物涂层材料（Ti/SnO2-Sb2O5）为阳极,石墨为阴极,在含Fe2＋和不含Fe2＋2种电解质条件下研究了苯胺的电化学氧化降解效率和机制.结果表明,Ti/SnO2-Sb2O5阳极氧化降解有机物的电位约2.0 V±0.1 V,而石墨阴极还原O2生成H2 O2的优化电位为-0.65 V.H2 O2单独作用不能...     

La-PTFE共掺杂二氧化铅电极的制备及其性能研究

以Ti为基体,掺杂La2O3和聚四氟乙烯(PTFE),通过电沉积法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极,并将所制备的电极应用于亚甲基蓝模拟染料废水的降解.结果发现,与常规的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+β-PbO2电极相比,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极对亚甲基蓝及COD有较好的去除效果.含有La2O3活性层的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极在电解质浓度为0.15mol.L-1,电极极距为6.0cm的酸性条件下降解亚甲基蓝的效果最佳.降解3.0h后,对100mg.L-1亚甲基蓝的去除率可达到97.92%,对COD去除率为93.39%.SEM结果显示,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极表面颗粒鲜明,比表面积增大,改善了电极的微观结构和催化效果.电化学测试表明,La2O3的掺杂显著提高了二氧化铅电极的析氧过电位,显示出较好的应用前景.     

电化学催化氧化法降解水中甲基橙的研究

采用电沉积-热解氧化法制备了含有中间层SnO2+Sb2O3的钛基体二氧化铅电极(Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2),以甲基橙水溶液为模拟废水,研究了所制备的电极对其所具有的电催化氧化脱色性能。考察了电极制备条件对电极催化性能的影响,同时对甲基橙脱色降解实验条件进行了优化。用该电极对含60mg/L甲基橙的模拟废水处理2h,脱色率可达到82.21%,COD去除率为76.75%。     

钛基β-PbO2阳极催化性能及氧化机理研究

采用提拉法和电沉积法制作Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2阳极,通过SEM扫描、XRD分析和极化曲线测定表征具有良好结构和催化性能。利用该电极氧化靛红水溶液,表征Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2电极氧化机理,阳极氧化以[·OH]氧化有机物,次级氧化以阳极生成的活性相对差、寿命较长的H2O2,O3氧化有机物。Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2阳极氧化有机物是湿式氧化费用的30％～50％,具有广泛应用前景。     

钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.     

新型二氧化铅电极处理硝基苯废水

采用高压塑片的方法制备了一种PbO₂电极,用X衍射、扫描电镜、火焰原子吸收分光光度法对该电极性能进行了考察,并探讨了该电极降解硝基苯的机理和工艺条件.结果表明,该电极与普通石墨电极相比,COD_Cr去除率更高,电解5 h COD_Cr去除率最高可达65%.由于PbO₂电极具有较高的析氧电位,在阳极极化下,PbO₂电极表面易生成·OH,这是其电解效率高的主要原因.该电极电解硝基苯的最适条件:ρ(硝基苯)为501.5 mg/L,电极间距为3 cm,溶液pH为7.利用该电极处理含磷酸盐和氯离子的硝基苯废水效果尤为突出,但由于阴极的还原作用,电解过程中硝基苯不能被完全氧化.      

三维粒子电极催化氧化活性艳红X-3B实验研究

采用浸渍焙烧法制备了Cu/γ-Al2O3、Cu-Co/γ-Al2O3粒子电极,TiO2/Ti为阳极、石墨为阴极,采用三维电极降解染料模拟废水活性艳红X-3B溶液,考察了粒子电极、槽电压、pH值、电解质浓度等因素对处理效果的影响。实验结果表明:该反应器能够有效的降解X-3B,粒子电极显示了较高的催化活性,双组分粒子电极Cu-Co/γ-Al2O3比单组分粒子电极Cu/γ-Al2O3有着更好的催化效果,降解机制主要是电致·OH的间接氧化和粒子电极表面的直接氧化的协同作用。     

改性钛基PbO2电极对有机污染物的降解性能——以甲基橙和4-硝基苯酚为例

采用溶胶-凝胶法和电化学沉积法制备了Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极,并对制备的电极表面形貌、晶体结构和电化学性能进行了分析,进一步探究了该电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解效果.结果表明,由Ce改性的Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极具有稳定的结构和更好的电化学活性,析氧电位可达1.56V.在电极间距为2cm,电流密度为30mA/cm²,目标污染物的浓度为100mg/L,电解质浓度为0.10mol/L时,作用120min后,Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解率分别达到了99.59%和96.16%,180min后TOC的去除率分别达到了56.71%和54.87%,研究结果为该电极降解有机污染物提供了一定的技术支撑.     

钛基二氧化铅电极的制备及其对甲基橙的降解

以电沉积法制备Ti/PbO_2电极,采用SEM、XRD、XPS等检测方法分析了Ti/PbO_2电极表面的形貌、物相及元素化学态,发现电极表面镀层的晶相主要为β-PbO_2,并且PbO_2镀层的底层晶胞致密、大小均匀;活性层晶胞粗糙度较大,比表面积大。通过测定电极在甲基橙溶液中的析氧极化曲线得到其析氧电位在1.8V vs.SCE左右,有较高析氧过电位。并采用该电极作阳极,对10mg/L的甲基橙溶液进行降解。结果表明:在电流密度为36mA/cm~2下处理12min可使甲基橙的去除率接近100%,有较高的电催化活性。     

电化学氧化法预处理超高盐榨菜腌制废水

鉴于超高盐榨菜腌制废水导电性良好,采用电化学氧化法进行预处理(阳极为Ti基RuO₂-TiO₂-IrO₂-SnO₂网状涂层形稳电极),考察初始pH、电流密度、电解时间和极板间距对COD_Cr和氨氮去除率的影响,并探讨该过程中有机物相对分子量的变化规律.结果表明,在电流密度156 mA/cm2、极板间距1.5 cm、初始pH 4.3~5.0、电解时间120 min时,COD_Cr和氨氮去除率较佳,分别为55.74%和99.77%.出水pH升至9.54,盐度由7.0%降至6.4%,大分子有机物转化为小分子有机物,对后续生物处理有利.      

采用Ti/PbO2阳极氧化进行污泥预处理的研究

提高市政污泥脱水性能是当前污泥预处理中的热点和难点.本文以毛细吸水时间(CST)作为衡量污泥预处理中脱水性能的指标,选用钛/二氧化铅网状极板为阴、阳电极,研究了电解电压、极板间距、电解质种类及电解质投加量等因素对电化学预处理市政污泥的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,在电压为20 V、极板间距为2 cm、电解质为0.6 g Na Cl的条件下,电化学处理市政污泥20 min效果最佳,污泥的CST下降率在90%以上.进一步探究表明,电解过程中污泥菌胶团结构首先被破坏,释放大量结合水,且菌胶团内的蛋白质和多聚糖释放到上清液中,二者浓度先升高;随后二者部分氧化分解,浓度降低,从而有效提高市政污泥脱水性能.     

GO/AC/Ti复合电极的制备及其对甲基橙的吸附电解性能

吸附和电解是2种去除水中有机物的有效方法,为发挥吸附和电解对有机物的协同作用,将具有优良吸附导电性能的还原氧化石墨烯（RGO）与活性炭（AC）复合得到复合材料并将其黏附在Ti极片上,得到RGO/AC/Ti复合电极用于电解水中的甲基橙。利用SEM、FT-IR、BET、XRD、C-V、EIS等对复合材料及电极进行表征,考察了Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti对甲基橙的电化学性能。结果表明:与RGO相比,RGO/AC的比表面积由318.1 m2/g增加到405.1 m2/g。相对于RGO/Ti,RGO/AC/Ti电极比电容值略有下降,但电容保持率提升。在电解质浓度为0.15 mol/L,极距为15 mm,电流为100 mA,pH为6时,Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti电极对甲基橙的去除率分别达到48.1%、79.5%和88.8%,去除效果较好。     

不锈钢基PbO_2电极的制备及其降解活性艳兰的研究

采用电沉积法制备不锈钢基PbO2电极。采用SEM、XRD、XPS等方法对电极的表面形貌、元素组成及元素化学态进行表征和分析。对不锈钢基PbO2电极电催化氧化活性艳兰模拟废水的脱色效果进行研究,结果表明:当电流密度为40 mA/cm2、无水硫酸钠浓度为0.04 mol/L,电解25 mg/L的活性艳兰模拟废水15 min,脱色率可以达到95%以上。     

Photoelectrochemical degradation of Methylene Blue with -PbO2 electrodes driven by visible light irradiation

-PbO2 electrodes were prepared by electro-deposition and characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and linear sweep voltammetry. We confirmed pure -PbO2 crystals were on the electrode and it had a high oxygen evolution potential. The photoactivity and photoelectrochemical (PEC) properties of the -PbO2 electrode were investigated under visible light irradiation ( > 420 nm) for the decolorization of Methylene Blue. Pseudo first-order kinetics parameter (Kapp) for dye decolorization using the -PbO2 electrode achieved 6.71×10?4 min?1 under visible light irradiation, which indicated its excellent visible light-induced photoactivity. The Kapp of the PEC process was as much as 1.41×10?3 min?1 and was 1.71 times that of visible light irradiation or electrolysis even in the presence of the -PbO2 electrode. A significant synergetic effect was observed in the PEC system. We also employed TiO2 modified -PbO2 electrodes in this test, which revealed that the TiO2 immobilized on the -PbO2 electrode inhibited the visible light-induced PEC efficiency despite the amount of TiO2 used for electrode preparation. The -PbO2 electrode was also superior to the dimensionally stable anode (Ti/Ru0:3Ti0:7O2) in visible light-induced photoactivity and PEC efficiency.     

IrO2/Ta2O5-石墨电Fenton降解对硝基酚的研究

采用最高的电化学稳定性钛基镀IrO2/Ta2O5为阳极,以石墨为阴极,通过外加Fe2+,构成一种新的高效电Fenton体系对难降解有机物对硝基酚(4NP)废水进行了降解研究。在最佳工艺条件:恒电流0.3A,Na2SO4浓度3g/L,Fe2+浓度为1mmoL/L,曝气量40mL/min,初始pH为5.30对100mg/L的4NP电解2h,COD去除率达84%。并且钛基镀IrO2/Ta2O5阳极相对于目前常用的Pt、PbO2等阳极具有特有的优势,为废水处理中选择新型阳极材料和新的反应体系提供了新思路。