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.     

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。     

新型二氧化铅电极性能及掺杂机理研究

利用热分解-电镀法制备了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2阳极(Ti/PTFE-F--β-PbO2)处理对甲基苯磺酸(p-TSA),确定了初始pH值为2、P-TSA初始质量浓度500 mg·L-1和电流密度30 mA·cm-2是该种电极催化氧化p-TSA的优化操作工艺条件.在优化工艺条件下,Ti/PTFE-F--β-PbO2电极3h内的p-TSA降解率达到94.46％,TOC降解率达到了36.43％.结合SEM和XRD分析表征,探讨了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2电极的掺杂机理,为该电极用于化工废水污染控制提供技术支撑.     

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%。     

电催化氧化有机污染物的电极性能评估策略

本研究采用电化学测试和亚甲基蓝（MB）模拟废水处理两种手段评估了填充床电极反应器电催化氧化有机污染物的电极性能.循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）拟合结果表明,填充床体系的电极面积是PbO₂/Ti阳极面积的1.54倍（即床层拓展系数l为0.54）,PbO₂/Ti阳极（γ）和活性炭复极化粒子电极（β）用于MB氧化的有效电流占比分别为0.63、0.34;采用废水处理结果拟合所得的λ和γ+β为0.54和0.99,所得数值与前者相符,两种方式得以相互验证.对体系能耗和电流效率的回归分析及F检验结果证明了所构建评估策略的准确性,可为填充床体系电极性能评估提供理论与方法支撑.     

单宁酸与氯化锌混凝对亚甲基蓝溶液处理的研究

考察了一种新型复合絮凝剂对亚甲基蓝模拟废水的混凝脱色效果,分析了处理前后亚甲基蓝废水的COD值和吸光度。结果表明,溶液中锌离子与单宁酸的配比对脱色率影响较小,各组脱色率均在97%以上,但对COD值影响较大;当溶液中单宁酸浓度为1. 2 mmol/L,ZnCl_2浓度为0. 042 mol/L时对120 mg/L的亚甲基蓝溶液处理效果最佳。     

Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2电极电解氧化含氨氮废水

研究了含氨氮(NH4 -N)废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,其中阳极为Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2网状电极,阴极为网状钛电极.考察了出水放置时间、进水流量和电流密度对氨氮去除的影响,并对能耗、阳极效率和瞬时电流效率(ICE)进行分析.结果表明,在氯离子浓度为400 mg/L,初始氨氮浓度为40 mg/L时,进水流量对氨氮去除的影响不大,电流密度的影响比较大.在进水流量为600 mL/min,电流密度为20 mA/cm2,电解时间为90 min时,氨氮去除率为99.37%,去除1 kg氨氮的能耗和阳极效率为500 kW·h和2.68 h·m2·A,瞬时电流效率(ICE)为0.28.表明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景.     

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.     

改性稻壳吸附柱处理亚甲基蓝废水试验研究

研究改性稻壳吸附柱对亚甲基蓝模拟废水的动态吸附。以改性稻壳为填料,分别填入4、6、8 cm高的改性稻壳,通以亚甲基蓝模拟废水,探究流速、废水浓度、吸附柱高、吸附剂粒径等因素对亚甲基蓝模拟废水动态吸附的影响。穿透时间(ta)和耗竭时间(tb)随填料高度(h)的关系分别为:ta=47.75 h-95.16(R2=0.994),tb=62.5 h+161.6(R2=0.999)。研究表明,曲线拟合后计算出6 cm高吸附柱在流速3m L/min时的吸附容量为106.45 mg;改性稻壳对亚甲基蓝模拟废水的吸附能较好地符合博哈特(Bohart)和亚当斯(Adams)方程式。     

微生物絮凝剂及与壳聚糖复配处理亚甲基蓝废水

利用屠宰废水为原料制备了微生物絮凝剂,考察了微生物絮凝剂单独使用或与壳聚糖复配使用处理亚甲基蓝废水的性能,并通过响应面分析法优化了复配处理条件.实验结果显示,制备微生物絮凝剂的最佳培养基组分为1L屠宰废水、2g尿素、2g葡萄糖、2g K_2HPO_4、1g KH_2PO_4,在发酵温度35℃、摇床速度150r/min条件下发酵60h后,微生物絮凝剂产量达2.92g/L.对于浓度为20mg/L的亚甲基蓝废水,单独使用微生物絮凝剂处理时,在微生物絮凝剂投加量为15mg/L、废水p H=7的条件下,亚甲基蓝的去除率可达64.9%.响应面分析结果表明,在微生物絮凝剂12.9mg/L,壳聚糖0.07g/L,p H=6的最优复配条件下,亚甲基蓝的去除率达到94.7%,说明微生物絮凝剂与壳聚糖的复配使用显著提高了亚甲基蓝废水的处理效果,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准.     

基于空气扩散阴极的过流式反应器产单线态氧降解水中亚甲基蓝

构建了钛基二氧化钌(Ti/RuO₂)阳极耦合空气扩散阴极(ADC)的电化学氧化体系,利用过流式反应器对亚甲基蓝(MB)进行氧化去除。结果表明:ADC阴极在200 mA电流下产生H₂O₂的稳定浓度达到45.33 mg/L,电流效率为65.10%。ADC-RuO₂体系对有机污染物的氧化具有选择性,几乎不能氧化苯甲酸钠,但对亚甲基蓝等染料具有较强的氧化作用。且该体系在叠氮化钠和2,5二甲基呋喃等存在时氧化能力受到显著抑制,证明其主要的活性氧化物为单线态氧(~1O₂)。在停留时间为2 min和电流为200 mA条件下,该体系对0.1 mmol/L MB的去除率达到99%,并且MB浓度降低90%时对应的能耗为0.25 kW·h/m3。     

A high activity of Ti/SnO2-Sb electrode in the electrochemical degradation of 2,4-dichlorophenol in aqueous solution

Electrochemical degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) in aqueous solution was investigated over Ti/SnO₂-Sb anode. The factors influencing the degradation rate, such as applied current density (2-40 mA/cm²), pH (3-11) and initial concentration (5-200 mg/L) were evaluated. The degradation of 2,4-DCP followed apparent pseudo first-order kinetics. The degradation ratio on Ti/SnO₂-Sb anode attained > 99.9% after 20 min of electrolysis at initial 5-200 mg/L concentrations at a constant current density of 30 mA/cm² with a 10 mmol/L sodium sulphate (Na2SO4) supporting electrolyte solution. The results showed that 2,4-DCP (100 mg/L) degradation and total organic carbon (TOC) removal ratio achieved 99.9% and 92.8%, respectively, at the optimal conditions after 30 min electrolysis. Under this condition, the degradation rate constant (k) and the degradation half-life (t_1/2) were 0.21 min^-1 and (2.8±0.2) min, respectively. Mainly carboxylic acids (propanoic acid, maleic acid, propanedioic acid, acetic acid and oxalic acid) were detected as intermediates. The energy efficiencies for 2,4-DCP degradation (5-200 mg/L) with Ti/SnO₂-Sb anode ranged from 0.672 to 1.602 g/kWh. The Ti/SnO₂-Sb anode with a high activity to rapid organic oxidation could be employed to degrade chlorophenols, particularly 2,4-DCP in wastewater.     

电化学法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水的研究

采用换向电源、铁铝作为两极的新型电化学反应器,以色度和CODCr去除率作为指标,通过调控溶液的性质考察了不同体系对其降解效果的影响。研究表明,该方法对活性艳蓝X-BR模拟染料废水具有较好的处理效果,其最佳处理条件为:电解时间20 min,电解电压10 V,搅拌速度1000 r/min,电源换向周期8 s,废水CODCr初始浓度1232 mg/L,电解质(Na2SO4)浓度0.06 mol/L,极板间距1.0 cm,pH=8。在此条件下,色度去除率可达98.93%,CODCr去除率可达85.26%,处理废水的电耗为1.24 kW.h/m3。     

混晶纳米TiO_2薄膜光催化降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为原料采用浸渍提拉法在普通瓷片表面制备TiO2混晶薄膜,用XRD对薄膜进行表征,选用亚甲基蓝催化降解考察TiO2混晶薄膜的催化能力,探讨了紫外光光照强度、亚甲基蓝初始浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明:600℃煅烧4h可制备金红石为13.2%的混晶薄膜,平均粒径为22nm;初始浓度在0.313～0.937mg/L,催化反应符合一级动力学方程,半衰期随初始浓度的增加而减小;在光照强度为40W和pH为13时降解率为45.6%,并可多次重复使用。     

Ti/RuO_2-Pt电极电化学降解苯酚废水研究

研究以典型的难降解有机污染物苯酚为对象,用Ti/RuO2-Pt阳极进行电催化氧化降解研究,讨论了电解质、苯酚初始浓度、电流密度以及氨氮对苯酚降解效果的影响。研究结果表明:以NaCl为电解质比Na2SO4为电解质时处理苯酚的效果明显,而且电流密度越大、NaCl的添加量越多,苯酚全部降解所需的时间越短;在10mA/cm2的电流密度,0.3g/L氯化钠的添加量下,将苯酚从8mg/L降解为0需要30min。在电流浓度10mA/cm2,氯化钠添加量1.0g/L下,苯酚由20、40、80mg/L降解为0分别需要30、60、130min,降解时间随着浓度的增加呈接近正比增加;氨氮的存在不影响苯酚的电化学降解,而且苯酚优先降解,然后氨氮降解。     

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.     

Fe-PTFE-nano-PbO_2/Ti电极电催化氧化对硝基酚废水研究

研究了模拟废水对硝基酚(p-NP)的电化学降解情况,实验中以Fe-PTFE-nano-PbO2/Ti为阳极,石墨为阴极,讨论了电流密度、p-NP初始浓度、电解质(Na2SO4)浓度、溶液初始pH这些因素对p-NP降解的影响。实验表明,电流密度越大,生成的·OH更多,去除效果越好;p-NP初始浓度越小,电解速度高于扩散速度,反应速率越快,浓度越高,产生的更难降解的与p-NP竞争有机物中间产物越多,反应速率越低;Na2SO4浓度越大,SO42-产生的中间产物因具有氧化作用,在一定浓度范围内促进有机物的降解;溶液pH越小,析氧电位越低,越不容易发生析氧副反应,提高降解效率,有利于有机物降解。实验中电流密度20 mA/cm2,p-NP起始浓度100 mg/L,Na2SO4浓度0.02 mg/L,pH为5.1时条件最优,有机物降解效果较好,120 min时p-NP去除率99.23%,COD去除率77.38%,矿化率较高。     

平行磁场下电极材料对DBD降解亚甲基蓝的影响

采用介质阻挡放电等离子体技术,以镍,铁,钼,不锈钢4种材料作为电极,分别在有平行磁场和无平行磁场的条件下,考察了不同电极材料对亚甲基蓝降解率和能量利用率的影响.实验中发现电极材料的不同会影响亚甲基蓝的降解效果,其中镍电极在处理8min后亚甲基蓝降解率可达99%,降解效果最好,电极材料还会影响平行磁场对亚甲基蓝降解的促进效果,铁和镍电极的能量利用率相比无磁场时提高了约20%,而钼和不锈钢只有5%~10%.通过研究介质阻挡放电等离子体的产生机理和二次电子发射原理,发现这些差异是由电极材料的二次电子发射系数和磁导率的不同导致的,4种材料中铁的二次电子发射系数最大,电子雪崩过程中产生的高能电子更多,因此降解效果最好,铁和镍的磁导率最大,放电空间内的磁感应强度更高,因此平行磁场对亚甲基蓝降解率和能量利用率的提升更大.     

污染土壤淋洗液中六氯苯的电化学法处理研究

采用电化学稳定性较好的钛基镀RuO2为阳极,以不锈钢板为阴极,对污染土壤淋洗液中的六氯苯进行电化学处理,研究了溶液初始pH值、HCB初始浓度、电解时间、电解质浓度、外加电压等因素对六氯苯处理效果的影响。所得最佳工艺条件为:用TX-100做增溶剂时,在HCB初始浓度300μg/L、溶液初始pH为3,电解质浓度为1%,外加电压为6V时,电解3hHCB去除率为60.3%。气相色谱分析表明:阴极还原脱氯是HCB电化学降解的主要途径,检出的降解产物有五氯苯、1,2,4,5-四氯苯和1,2,3,4-四氯苯。