两种电解体系对苯酚降解效果的对比

使用 Ti/IrO₂RuO<₂阳极、电还原氧气产生 H₂O₂的碳/聚四氟乙烯(C/PTFE)气体扩散阴极,分别在无隔膜与隔膜(隔膜材料为涤纶)电解体系中,研究了电化学催化氧化降解苯酚的效果.在无隔膜与隔膜2种电解体系中,电解80min后,H₂O₂的稳定浓度分别是5.6mg/L和8.5mg/L.2 种电解体系中苯酚的去除率均可达到 100%,但隔膜电解体系中 COD 去除率为 81.2%,无隔膜电解体系 COD 去除率为 71.7%.在 2 种电解体系中通过 HPLC 分析检测到中间产物为苯醌和一些短链的脂肪酸.对于阴、阳极降解苯酚的机理推测,2 种体系是相似的,但对隔膜电解体系,阴极室的碱性条件有利于氧的阴极还原生成 HO₂ ,并进一步形成 HO·和 O₂·自由基,从而对苯酚有较好的去除效果.     

一种新型电化学体系降解苯酚的机理研究

通过使用自制的碳聚四氟乙烯(CPTFE)气体扩散电极作为阴极,TiIrO2RuO2材料为阳极,研究了隔膜电解槽中电化学降解苯酚的机理.结果表明,在阴极室,CPTFE气体扩散阴极通过外界曝气提供的O2在阴极还原产生H2O2,电解80min后H2O2的稳定浓度达到8.3mg·L-1.采用电子自旋共振法(ESR)在阴极室中检测到羟自由基(HO·)的存在.采用高效液相色谱(HPLC)在阴极室检测到羟基加合物对苯二酚,证明HO·参与了苯酚的降解过程.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2O2、HO·的氧化共同作用下完成的.阴极室检测到了对苯二酚、苯醌等苯环化合物和顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丙烯酸、丙二酸、草酸、乙酸、甲酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程,并对阴、阳极室中苯酚降解途径之间的差异进行了初步比较.     

电-Fenton法处理苯酚废水的试验研究

用电解法对苯酚废水进行了处理．试验以活性炭纤维为阴极．铁为阳极．并向阴极不断通人空气．电解过程中生成的H2O2与阳极溶解的Fe^2＋形成Fenton试剂,Fenton试剂在电解的过程中可以产生大量活性羟基OH,能够很好地氧化降解废水中的苯酚。在最佳试验条件下．苯酚的去除率能够达到90％以上．取得了很好的去除效果．并且有效地降低了Fenton试剂的成本。     

Pd/C气体扩散电极用于电化学降解4-氯酚的研究

采用氢气还原法制备Pd/C催化剂,利用XRD、TEM及XPS对该催化剂进行了表征,并利用此催化剂制备成新型的Pd/C气体扩散阴极;在隔膜电解体系中对4-氯酚进行降解,比较了不同通气方式下的去除效果.结果表明,所制备的催化剂中Pd以无定形态存在并高度分散在活性炭表面,形状比较规则,粒径在4.1 nm左右;制备的0.5%Pd/C催化剂表面的Pd摩尔分数达到1.29%;制备的Pd/C气体扩散阴极既对4-氯酚具有还原脱氯作用(通入H2时),又促进O2还原生成H2O2(通入O2时).采用先通氢气后通空气的方式对4-氯酚有很好的去除效果,反应60min后4-氯酚的转化率和脱氯率接近100%,120 min后阴极室COD去除率达到87.4%.因此,采用Pd/C气体扩散阴极可通过还原.氧化相结合的方法对氯酚类有机物进行降解.     

Pd-Fe/石墨烯多功能催化阴极降解4-氯酚机制研究

制备出Pd-Fe/石墨烯多功能催化阴极,与Ti/Ir O2/Ru O2阳极、有机涤纶滤布构成隔膜电解体系,将阴极催化加氢脱氯作用和阴阳极氧化作用耦合起来对含4-氯酚的有机废水进行降解,采用TOC仪、紫外扫描、高效液相色谱、离子色谱分析方法研究其降解效果及反应历程.结果表明,在最佳反应条件下,Pd-Fe/石墨烯催化体系阴阳极室中4-氯酚转化率分别为98.1%和95.1%,优于Pd/石墨烯催化体系阴阳极室的93.3%和91.4%.Pd-Fe/石墨烯催化体系脱氯效果高于95%,表明双金属催化剂具有更强的析氢能力.在阴阳极的协同作用下,反应120 min时4-氯酚被完全转化.通过阴极加氢脱氯作用,4-氯酚被还原成苯酚.随后苯酚在阴阳极的共同氧化作用下,被氧化生成对二苯酚、苯醌等中间产物,继而被氧化为小分子有机酸,最后被矿化为CO2和H2O,据此提出了4-氯酚降解的可能历程.     

电化学-臭氧耦合氧化体系的氧化效能

利用电化学-臭氧耦合氧化体系降解了水中的对氯苯酚,从动力学角度探讨了耦合氧化体系降解有机物的协同作用机制.结果表明,电化学与臭氧耦合氧化体系降解4-CP具有明显的协同效果,900 s后,该耦合氧化体系对4-CP和COD的去除率分别为92.7%和64.9%;而单独电解与单独臭氧氧化对上述两者去除率的之和仅有69.7%和30.1%.氧还原产物H2O2浓度和光电流的测试结果表明,电化学-臭氧耦合氧化体系的协同机制包括两部分:即臭氧在阴极表面得到电子生成臭氧负离子;溶解氧在阴极表面发生还原反应生成H2O2.以上2个因素均能有效地促进体系.OH的形成.     

电-Fenton法处理苯酚废水影响因素的研究

采用电-Fenton法对含苯酚废水进行处理,以石墨为阴极、铁为阳极,并向阴极不断通入空气,电解过程产生的H2O2与阳极溶解的Fe2 形成Fenton试剂,Fenton试剂在电解过程中产生大量活性羟基自由基,能够很好地氧化降解废水中的苯酚.实验结果表明:影响苯酚去除率的因素主次顺序为pH值、电解质浓度、电解电压、电解时间、进水苯酚浓度.单因素分析得出电-Fenton法处理苯酚模拟废水的最优反应条件:pH值控制在2左右,反应时间为60 min,电解电压选10 V,Na2SO4的浓度为30 g/L,进水苯酚浓度为150 mg/L.在最优条件下苯酚的去除率为82%.     

Pd/C气体扩散电极用于电化学降解五氯酚钠的研究

采用氢气还原法制备出Pd/C催化剂,利用循环伏安曲线（CV）对氧在Pd/C催化剂上的电化学还原行为进行了分析,并由催化剂制备成Pd/C气体扩散阴极,采用先通H₂后通空气的方式在隔膜电解体系中对五氯酚钠进行降解,比较了不同电极体系下五氯酚钠的去除效果.结果表明,在阴极室,Pd/C气体扩散电极通过外界曝气提供的O₂在阴极还原产生H₂O₂,电解100 min后H₂O₂的稳定浓度达到9.8 mg/L.实验制备的Pd/C气体扩散阴极既对五氯酚钠具有还原脱氯作用（通入H₂时）,又促进O₂还原生成H₂O₂（通入O₂时）,它对五氯酚钠的去除效果要好于不掺杂Pd的气体扩散阴极.反应120 min后,五氯酚钠平均转化率和脱氯率均超过80%,反应200 min后TOC平均去除率分别超过75%.采用高效液相色谱（HPLC）等手段分析出五氯酚钠在阴极室还原脱氯的中间产物主要是苯酚,Pd/C气体扩散阴极利用电化学还原脱氯和阴阳极同时氧化相结合对氯酚类有机物的降解是可行的.     

苯酚在氯离子体系中的电化学氧化研究

研究了用Ti/RuO2-IrO2三元电极作阳极电解处理人工合成苯酚废水时Cl-初始浓度对处理效果的影响。结果表明,在一定的电解时间范围内苯酚在阳极上的电化学氧化符合一级动力学关系;废水中Cl-的初始浓度越大,苯酚完全被电化学氧化所需的时间也越短,其表观速度常数越大,电解中间体的生成和降解速率也越大。采用HPLC、GC/MS等方法鉴定出苯酚在Cl-体系下降解的中间产物主要有4-氯苯酚,1-氯苯酚,2,4-二氯苯酚,2,6二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚、各种短链脂肪酸及氯代醇等;最终产物是CO2、CHCl2和CHCl3。依此推导出了苯酚在Cl-体系下电化学降解的途径。     

苯酚在Ti/RuO_2-IrO_2电极上的电化学氧化研究

采用T i/RuO2-IrO2电极做阳极,以不锈钢为阴极在不同条件(pH、电流密度、C l-初始浓度、苯酚初始浓度)下电解处理人工合成苯酚废水。实验结果表明:在电流密度较大、废水pH为中性、苯酚初始浓度较大的条件下电解废水,有利于苯酚的降解。当向废水中加入C l-时,可使废水中苯酚得到有效的降解,但若条件控制不好,会生成毒性更强的物质。     

用于降解4-氯酚的载钯碳纳米管催化电极研究

采用不同体积分数的硝酸溶液（8%、15%、20%、68%）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行预处理,使用甲醛还原方法制备出Pd/MWNTs催化剂,利用Boehm滴定法、红外光谱分析、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及循环伏安曲线（CV）对催化剂进行表征分析,并制备成Pd/MWNTs催化阴极,在隔膜电解体系中...     

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...     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

Kinetics of microwave-enhanced oxidation of phenol by hydrogen peroxide

Aqueous solutions of phenol were oxidized by hydrogen peroxide assisted by microwave (MW) irradiation. A simple kinetic model for the overall degradation of phenol in the presence of excess H₂O₂ is proposed in which the degradation rate of phenol is expressed as a linear function of the concentrations of phenol and H₂O₂. A detailed parametric study showed that the degradation rate of phenol increased with increasing [H₂O₂] until saturation was observed. Phenol degradation followed apparent zero-order kinetics under MW radiation or H₂O₂ oxidation. However, after 90 min of irradiation, the observed kinetics shifted to pseudo first order. The overall reaction rates were significantly enhanced in the combined MW/H₂O₂ system, mainly because microwave could accelerate H₂O₂ to generate hydroxyl radical (·OH) and other reactive oxygen intermediates. The observed synergetic effects of the MW/H₂O₂ process resulted in an increased in the net reaction rate by a factor of 5.75. When hydrogen peroxide is present in a large stoichiometric excess, the time required to achieve complete mineralization is reduced significantly.     

Ti/Ti4O7阳极电化学氧化降解水中的美托洛尔

等离子喷涂法制备了钛基亚氧化钛电极(Ti/Ti_4O_7),以该电极为阳极,研究了电化学氧化法对水中美托洛尔的去除效果.考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)和初始浓度(3~50 mg·L~(-1))对美托洛尔电化学降解效率的影响;分析美托洛尔电化学降解过程中溶液总有机碳(TOC)和毒性的变化,鉴别反应中间产物并计算其毒性.研究表明:Ti/Ti_4O_7阳极电化学降解美托洛尔反应符合一级反应动力学规律(R20.95),降解效率随电流密度的增大而增大,随极板间距和初始浓度的增大而减小;TOC去除率在反应40 min后可达56.5%;反应过程中产生了质合比为266、250、223和207的中间产物,造成美托洛尔溶液的生物毒性在电化学反应过程中先升高后下降.     

Ce3+与Cu2+协同强化芬顿体系氧化苯酚的效能与机制研究

研究了Ce~(3+)与Cu~(2+)协同强化芬顿体系在不同初始条件下对水中苯酚的氧化效能与机制.结果表明,在p H适用范围的宽度和H_2O_2浓度变化方面,Ce~(3+)/Cu~(2+)/Fe~(2+)/H_2O_2体系比传统的芬顿体系更具有优势,该体系在p H=5.0、H_2O_2浓度为2.0mmol·L-1的条件下,仍可以对苯酚保持相对较高的氧化效能;Cu~(2+)可能会借助反应过程中的中间产物(醌类物质)生成Cu+,Cu+催化H_2O_2分解生成·OH,Ce~(3+)可能促进体系内醌类物质的形成,加快Fe~(3+)与Fe~(2+)的循环效能,在一定程度上提高了芬顿体系中H_2O_2分解生成·OH的速率,说明Cu~(2+)与Ce~(3+)对芬顿体系的强化作用具有协同性;自由基终止剂依然可以抑制Ce~(3+)、Cu~(2+)强化的芬顿体系对苯酚的降解,由此说明体系中起到氧化作用的活性物种仍然是羟基自由基(·OH).     

酸性红B染料的阴极氧化降解机理

以Pt/C气体扩散电极为阴极,对pH=3的60mg/L酸性红B溶液进行双室电解,8V下电解80min后,酸性红B溶液在阴极室的脱色率和COD去除率分别为94.2%和66.8%,而酸性红B溶液在阳极室的脱色率和COD去除率分别为73.3%和56.6%,表明O2能在阴极室还原为H₂O₂和.OH来氧化降解酸性红B.通过红外光谱和GC-MS对酸性红B在阴极室的降解中间产物进行了分析,检测出20种中间产物,包括14种酯、3种酸和3种含—NO₂或N—OH基团的物质,给出了酸性红B染料在阴极室的可能降解路径.     

阴极原位产H2O2强化光电催化降解水中EDTA的研究

本研究构建了以活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为阴极,TiO_2/Ti与Ru O_2/Ti为双阳极的光电催化体系.该体系中,Ru O_2/Ti电阳极和TiO_2/Ti光阳极均有氧化作用,可同时氧化降解污染物;且电阳极具有较强析氧作用,能产生大量O_2;ACF阴极具有还原作用,可将体系中产生的O_2原位还原为H_2O_2;H_2O_2在紫外光下产生·OH,进而强化光电催化与电催化氧化过程,实现对水中乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的高效去除.本论文详细考察了电流密度、pH、曝气等因素对EDTA降解效果的影响.结果表明,在EDTA初始浓度为300 mg·L~(-1)、溶液初始pH=4.84、电流密度为12 m A·cm~(-2)和光电流密度为0.012 m A·cm~(-2)的条件下,反应90 min后,EDTA降解率高于90%.该催化体系实现了EDTA的高效降解.