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.     

改性石墨电极对DNP废水的降解过程研究

使用自制改性石墨/PTFE气体扩散电极作为阴极,铁电极作为阳极,构成电-Fenton反应体系对2,4-二硝基苯酚废水进行处理。一定电解条件下,研究了D(N/P)、D(N/P/Cu)自制气体扩散阴极电极对2,4-二硝基苯酚废水的处理效果及处理过程废水中金属离子、电导率的变化情况。结果表明,电解60 min时D(N/P/Cu)电极对DNP的去除率达到80.9%,最大去除率比D(N/P)高22.43%。阴极电极中铜离子的掺入不仅提高了电解效率,而且也大大降低了铁阳极的消耗及铁泥的产生量。对D(N/P/Cu)电极电解后的沉淀底物进行了红外光谱分析,发现沉淀物中除了未被降解的DNP外还含有分解产生的小分子烷烃类、胺类等中间产物。通过SEM对改性石墨电极表面进行了观察,发现电极材料粘合牢固紧凑,表面分布许多微小气孔,其中在改性石墨中掺入铜离子的D(N/P/Cu)电极表面更加致密光滑。     

气体扩散电极制备及其对苯酚降解效果的研究

以质量比9∶1的活性炭和乙炔黑制备气体扩散电极,着重研究电流密度、pH值、曝气量等因素对H2O2产生量的影响.结果表明:pH值在较大范围内均适用;电流密度控制在50～75 mA/cm2,曝气量确定为5 L/min时,反应产生H2O2较多.另外,利用该气体扩散电极做阴极,石墨电极做阳极,以Na2SO4为电解质,研究了电解时间、电流密度、pH值、初始苯酚浓度、曝气量等因素对苯酚降解效果的影响.结果表明:在电流密度为75 mA/cm2、曝气量为5 L/min、初始pH=3的条件下,当苯酚的初始浓度为80 mg/L时,1 h后其去除率达77%.     

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.     

活性炭纤维电极产生过氧化氢的影响因素与机制研究

以活性炭纤维为阴极、RuO2/Ti网为阳极、Na2SO4为支持电解质的电化学体系为研究对象,研究了电流强度、pH值和溶解氧含量等主要参数对电化学体系产生H2O2的影响.结果显示,在电流强度0.12～0.50 A范围内,H2O2的生成量随着电流强度增大而升高,反应60 min后,H2O2浓度可达稳定值;电化学体系具有较宽泛的pH范围,初始pH在2.0～6.0时活性炭纤维阴极产生的H2O2均高于500μmol.L-1,pH 2.0时H2O2生成量最大,可达575.8μmol.L-1;体系中溶解氧浓度影响H2O2的电化学生成量,溶解氧浓度越高H2O2生成量越大;无背景气体通入时,电化学体系自身产生的溶解氧可以支持活性炭纤维阴极产生高浓度的H2O2.研究结果表明具有高比表面积的活性炭纤维电极是一种高效的电-Fenton阴极.     

介孔炭基复合阴极的制备及其产H2O2性能研究

近年来,气体扩散电极因可以使氧气/空气从外部供应到阴极表面,而不需要在电解质中溶解,在提高H₂O₂的电化学合成效率方面得到了广泛的关注。该文以介孔炭为催化层材料,购买的商业碳黑和石墨作为扩散层材料制备电极。从产H₂O₂量和电流效率可以看出,当催化层为介孔炭且与PTFE乳液的比例为2∶1,扩散层为碳黑且与PTFE乳液的比例为1∶3时,在鼓气速率为18 L/h、电解质为200 mL 0.5 mol/L的Na₂SO₄溶液、电流密度为10 m A/cm²、初始p H值为11.0的条件下,能高效生成H₂O₂,60 min产H₂O₂量为47 mmol/L,且制作的空气扩散电极在数次使用之后,仍能保持良好的产H₂O₂能力。     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.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H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

电浮选法分离酒精废糟液中的糟渣

一、电浮选法的基本原理当电解酸性酒精废水时,在阴极有氢气析出而在阳极有氧气析出,其电极反应如下:阴极反应:2H~++2e=H_2↑阳极反应:20H~--2e=1/2O_2↑+H_2O 当憎水亲油物质,被气泡粘附润湿情况见     

阳极内添加阳离子交换树脂提升辊压“三合一”膜电极MFC性能

阳极-隔膜-阴极的"三合一"膜电极结构能够最大程度减小阴阳极间距,提高微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的输出功率.为进一步提高MFC性能,本研究使用非贵金属材料构建了辊压"三合一"膜电极系统,其欧姆内阻降低至3~5Ω.以乙酸钠为底物,MFC的最高功率密度达到446 m W·m-2.向阳极内添加固体小球(如聚苯乙烯球和玻璃微球)可在辊压过程中增加阳极表面和内部的大孔,强化电解液向阴极的传递从而使MFC的功率密度提升10%.添加阳离子交换树脂能够进一步强化阳极内部的质子传递,提高阴极电位,从而将功率密度提升至543 m W·m-2.此外,阳极内添加阳离子交换树脂还可提高电池运行的稳定性和库仑效率.     

多孔TiO2薄膜电极/泡沫镍硬模板制备及其光电催化性能

以泡沫镍为载体,活性炭为造孔剂,采用硬模板法制备泡沫镍负载多孔TiO2薄膜(Porous TiO,films/foam nicel,PTFN)电极,并利用XRD和SEM等测试手段对其结构进行表征.同时,通过亚甲基蓝溶液的光电催化降解反应,对其光电催化活性进行评价,并探讨阳极偏压、通气速率、亚甲基蓝初始溶液浓度和活性炭造孔剂量对降解效率的影响规律.结果表明:相对于未加模板造孔剂的TiO2薄膜电极的光电催化性能,泡沫镍负载多孔TiO2薄膜具有更好的光电催化性能,原因是高比表面积电极有利于为光电催化提供高浓度的亚甲基蓝分子,使反应速率加快;另外,存在最佳的光电催化降解条件,即当外加阳极偏压为3 V,通气速率为40 L·h-1,n(活性炭造孔剂最):n(前驱体中钛)(即C/Ti)为10％,亚甲基蓝溶液初始浓度为1mg·L-1时,光电催化降解效率最高.同时,研究发现,亚甲基蓝在光电催化降解过程中,通过自由基的氧化发生了C=N键的断裂去甲基化,最后被降解为H2O、CO2和SO42-、NO3-、Cl-离子.     

Electrochemical disinfection using the gas diffusion electrode system

A study on the electrochemical disinfection with H_2O_2 generated at the gas diffusion electrode (GDE) from active carbon/poly-tetrafluorcethylene was performed in a non-membrane cell. The effects of Pt load and the pore-forming agent content in GDE, and operating conditions were investigated. The experimental results showed that nearly all bacterial cultures inoculated in the secondary effluent from wastewater treatment plant could be inactivated within 30 min at a current density of 10 mA/cm~2. The disinfection improved with increasing Pt load. Addition of the pore-forming agent NH_4HCO_3 improved the disinfection, while a drop in the pH value resulted in a rapid rise of germicidal efficacy and the disinfection time was shortened with increasing oxygen flow rate. Adsorption was proved to be ineffective in destroying bacteria, while germicidal efficacy increased with current density. The acceleration rate was different, it initially increased with current density. Then decreased, and finally reached a maximum at a current density of 6.7 mA/cm~2. The disinfection also improved with decreasing total bacterial count. The germicidal efficacy in the cathode compartment was approximately the same as in the anode compartment, indicating that the contribution of direct oxidation and the indirect treatment of bacterial cultures by hydroxyl radical was similar to the oxidative indirect effect of the generated H_2O_2.     

Electrochemical disinfection using the gas di usion electrode system

A study on the electrochemical disinfection with H2O2 generated at the gas diffusion electrode(GDE) from active carbon/polytetrafluoroethylene was performed in a non-membrane cell.The effects of Pt load and the pore-forming agent content in GDE,and operating conditions were investigated.The experimental results showed that nearly all bacterial cultures inoculated in the secondary effluent from wastewater treatment plant could be inactivated within 30 min at a current density of 10 mA/cm 2 .The disinfection ...     

O3/H2O2法灭活水中剑水蚤类浮游动物

为解决水源水中孳生的水蚤类浮游动物难以被常规的水处理工艺有效地去除,困扰水厂正常生产运行的问题,进行了O2氧化、H2O2氧化和O3／H2O2高级氧化对水体中剑水蚤类浮游动物灭活效果的试验研究．发现3种方法中,O3／H2O2联合时除蚤效果最佳,在蒸馏水中投量为031．0mg／L、H2O24mg／L时,接触30min达到100％的灭蚤率;单独O3氧化效果也较好,投加1．0mg／L的灭蚤率为80％;H2O2氧化效果不理想,投加4mg／L几乎无灭蚤效果。进而考察确定了03／H2O2灭活剑水蚤的最佳工艺条件为：先加O3后加H2O2,投加间隔时间30～60s为宜;并探讨了H2O2投量、水体pH值以及有机物含量对O3／H2O2系统灭活剑水蚤效果的影响。试验中发现H2O2投量在4～10mg／L之间效果无较大变化,有机物含量对灭蚤影响较大,pH值的影响则较小。最后对O3／H2O2预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同除蚤效能进行了考察。结果表明,O3／H2O2预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同作用将会进一步提高除蚤的效果。     

O_3、UV、H_2O_2及其组合工艺处理有机污染物的效果对比研究

采用O3、UV(紫外光)、H2O2及其多种组合工艺处理乙酸有机污水,在不同的操作条件下进行比较和探讨,结果表明:组合工艺较之单独氧化剂具有优势,其对乙酸的去除能力为O3/H2O2相似文献   

2,4-二硝基酚的超声波及协同降解研究

以 2 ,4 二硝基酚为研究对象 ,探讨了超声功率、氧化剂H2 O2 与Fenton试剂等因素对其超声降解效率的影响 .2 ,4 二硝基酚在超声波 (US)、US H2 O2 和US Fe2 H2 O2 体系中的降解均符合一级反应动力学模式 .超声波和Fe2 H2 O2 体系在 2 ,4 二硝基酚的降解过程中存在着协同效应 ,而在Cu2 H2 O2 和超声波体系中未观察到相似的协同效应 .     

UV/O_3对亚硝基二甲胺降解产物的控制研究

对CUV/O3和UV/H2O2 2种高级氧化工艺降解水中亚硝基二甲胺(NDMA)和控制二甲胺(DMA)生成的能力进行了比较研究.结果表明,UV/H202能够有效降解NDMA,但不能控制NDMA降解产物DMA的生成;UV/O3高级氧化技术不仅能够有效地去除NDMA,同时对DMA的生成量也有很好的控制作用.进一步考察了不同臭氧浓度、溶液pH值以及NDMA初始浓度对UV/O3工艺控制DMA生成量的影响.结果表明,臭氧浓度对UV/O3控制DMA的生成有一定的影响,DMA的生成量随着臭氧浓度的增大而减小,臭氧浓度为6.64 mg·L-1时,降解7.7 mg·L-1 NDMA生成DMA的量为O.98 mg·L-1.溶液pH值对UV/03控制DMA的影响较大,酸性和中性pH条件下,DMA的生成量随着pH的增大略有增加;碱性pH条件下,DMA的生成量明显减小,pH;11.0时降解初始浓度为7.7 mg·L-1的NDMA,DMA的生成量仅为0.3 mg·L-1.NDMA的初始浓度对UV/03控制DMA的生成也有影响,NDMA初始浓度较小时,UV/O3对DMA生成的控制更为明显.     

UV/H_2O_2工艺降解微囊藻毒素-LR

采用UV/H2O2联合工艺,研究了光强、初始浓度、H2O2投加量、pH及阴离子对微囊藻毒素-LR (MC-LR)去除率的影响.结果表明,单独H2O2对MC-LR基本无去除效果;单独UV工艺可以一定程度上降解MC-LR;而UV/H2O2联合工艺由于发生协同作用明显提高降解效率.试验发现,随着光强的增大,MC-LR的去除率不断提高;随着MC-LR初始浓度的增大,其去除率不断降低;随着H2O2投加量的增大,降解速率常数逐渐增大,当H2O2投加量由1 mmol/L增大到3 mmol/L时,降解速率常数由0.0844上升到0.1664;当pH为3.13时,在相同条件下MC-LR的去除效果最好;阴离子的投加不利于MC-LR的降解,其中CO2-3、NO-3影响最大.     

Fenton法处理中年垃圾渗滤液双氧水利用率及处理效率

采用Fenton法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水,对影响双氧水利用率及CODCr去除率的各种因素,进行了研究。结果表明:Fenton法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水的最佳初始pH值为7,H2O2/Fe2+为4∶1,双氧水的经济投加量为0.05 mol/L,反应时间为3.5 h,混合催化剂可提高双氧水的利用率。CODCr去除率可达80.5%,双氧水利用率为153.9%,处理出水可达到垃圾渗滤液的二级排放标准。     

一种改进的高级氧化工艺降解微囊藻毒素动力学模型

试验利用UV/H₂Ｏ₂和臭氧2种高级氧化工艺降解太湖水中粗提取的微囊藻毒素,研究了光强、初始藻毒素浓度、H₂Ｏ₂投加量、臭氧投加量、pH值及阴离子对其去除率的影响,并探讨了包括pH,碳酸根浓度等水质参数在反应过程中的变化情况.在准一级反应动力学的基础上提出了一种简捷的适合实际水质的高级氧化技术降解数学模型.结果表明,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）体系中,准一级动力学和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.927和0.827;在臭氧工艺中,准一级和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.911和0.925;而采用改进的一级动力学模型拟合的精确性有较大提高,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）和臭氧2种体系中拟合相关系数R² 的平均值分别提高到0.982和0.985;而且通过模型分析还可以得出：在光强、双氧水浓度和臭氧浓度不变的情况下,pH值和碳酸根（碳酸氢根）离子浓度是影响反应最大的因素.     

O3/H2O2降解Atrazine效能研究

利用O3/H2O2降解莠去津,对氧化产物进行了色谱分析,以评价该体系降解莠去津效能.莠去津初始浓度2 mg/L,7.5mg/L的O3单独氧化去除率为27.2%;相同O3投量下,H2O2/O3摩尔比0.75时,5 min莠去津的去除率最高可达96.5%,表明H2O2/O3体系对莠去津的去除效果良好,降解速度快.以离子色谱对产物的离子进行分析,莠去津浓度下降的同时,硝酸根和氯离子浓度增高.GC-MS检测的产物和对LC-MS谱图的分析表明,有机产物中存在脱乙基、脱异丙基和脱氯莠去津,说明H2O2/O3并不能彻底氧化莠去津,因此工程中作为主要去除单元或突发性污染事件的应急手段可能还需要与活性炭等单元联用.