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.     

电化学还原-氧化工艺降解4-氯酚的毒性研究

采用紫外光还原法制备了Pd-Fe/石墨烯催化阴极,并以Ti/IrO_2/RuO_2为阳极,构成三电极体系(双阴极)和两电极体系(单阴极)的电化学还原-氧化降解工艺,分别对4-氯酚进行降解.采用离子色谱、高效液相色谱、TOC仪对4-氯酚降解过程中中间产物及其浓度进行测定.根据公式计算降解过程中理论计算毒性值,应用发光细菌法测定降解过程中的实际毒性值,对理论计算毒性值与实际毒性值进行比较,分析不同体系下降解过程中毒性的变化规律.结果表明,两种工艺体系在最佳降解条件下,阴极室毒性均呈下降的趋势,由于降解过程中在阳极室生成高毒性的苯醌,阳极室毒性均先升高后降低.通过相关性分析得到,两种体系理论计算毒性与实际毒性在P=0.01水平下,相关性系数均为1,显著相关,表明降解过程中实际毒性的测定结果真实可靠.降解至120 min时,三电极体系毒性小于两电极体系,表明三电极体系优于两电极体系.据此提出实际毒性测定方法在电化学还原-氧化工艺降解氯酚类有机废水毒性测试的工业应用中有着广泛的前景.     

非均相催化湿式氧化技术处理4-氯酚

研究了以负载于活性炭上的三氯化铁为催化剂,以氧气为氧化剂的非均相催化湿式氧化体系处理4-氯酚废水工艺通过正交实验方法,从反应温度、时间、压力、催化剂用量等方面初步考察了4-氯酚在该体系中的氧化效果.在150℃,0.5 MPa氧气,催化剂用量为30%(摩尔分数),反应4 h,对降解过程所得的中间产物和终产物进行了分析.结果表明,该体系对4-氯酚的去除率能够达到67%,CODCr降低了39%.并且初步探索了将亚硝酸钠加入到三氯化铁/活性炭催化氧化体系后形成的共催化氧化体系中4-氯酚的降解效果,发现亚硝酸钠的加入对4-氯酚的去除有很大的促进作用.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

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.     

H2O2引发的UV/Fenton苯酚光催化降解

研究了H2O2引发光催化降解方法对废水中微量苯酚的去除效果,应用传感技术分析了降解过程中H2O2浓度变化,及其H2O2引发光催化降解苯酚的机理,考察了影响苯酚光催化降解的因素,确定了最佳降解试验条件为:H2O2 0.075~0.30mmol/L,Fe3+ 0.1~0.15mmol/L,pH值 4~5.在此条件下,苯酚初始浓度为50mg/L的含酚废水反应2h,苯酚降解率达到95%,矿化去除率达77%.     

溶剂调控Pd/C催化多氯联苯高效加氢脱氯

采用沉积沉淀法制备了5% Pd/C催化剂,研究了溶剂体系对其催化4-氯联苯（4-CBP）加氢脱氯的影响,建立了正丁醇-水两相溶剂体系,实现了高浓度电容器油（主要为多氯联苯（PCBs））的高效加氢脱氯降解.结果表明,相对比非质子溶剂,醇类等质子溶剂对加氢脱氯反应更加有利.水的加入对异丙醇-水均相溶剂和有机-水两相溶剂中Pd/C催化4-CBP加氢脱氯均有明显的促进作用,而且在正丁醇-水（1：3,V/V）两相溶剂体系中可以在90min内实现4-CBP加氢脱氯的完全转化,而且催化剂可以重复使用8次以上.在该溶剂体系中,10g/L的含PCBs电容器油在Pd/C催化下可以在360min内完全加氢脱氯生成联苯.     

纳米Fe/Ni还原水中2,4-二氯酚途径及pH的影响

利用改性纳米Fe/Ni双金属还原降解2,4-二氯酚(2,4-DCP),考察了p H对Fe/Ni还原降解2,4-DCP的效率的影响。结果表明:当p H=5.5,反应时间为120 h时,由于吸附及还原2种作用,Fe/Ni对水中2,4-DCP的去除率接近100%,且47.0%的2,4-DCP被脱氯还原为苯酚。p H5.5时,Fe0被腐蚀消耗较多,且H+会与2,4-DCP争夺电子,不利于还原反应的进行;p H5.5时,因参与脱氯还原的H+不足及铁氢氧化物沉淀覆盖活性位点,导致还原降解效率随着p H升高而降低。通过分析中间产物和最终产物的浓度变化,明确了2,4-DCP的还原降解途径:(1)2,4-DCP被Fe/Ni还原脱去一个氯生成2-氯酚或4-氯酚,然后继续脱氯生成苯酚;(2)2,4-DCP直接被脱去2个氯生成苯酚。     

新型电化学体系对4-氯苯酚的降解

实验构建了4 种电化学反应体系,考察了各体系降解4-氯苯酚的效果.结果表明,以Sb-SnO2/Ti 和Fe 板为双阳极、多壁碳纳米管气体电极为阴极构建的新型电催化-电Fenton-电絮凝复合反应体系中,4-氯苯酚的去除率最高.通过正交实验确定了该体系各主要参数对4- 氯苯酚去除率的影响程度由大到小依次为初始浓度>曝气量>pH 值>电流密度.在阳极电流密度为20mA/cm²、曝气量为1.3L/min、pH值为3 的条件下,初始浓度100mg/L 的4-氯苯酚在电解10min 时的去除率为96%.     

4-CP在零价铁/H2O2系中的降解研究

文章对4-氯酚在非均相零价铁/H2O2体系中的降解进行了实验研究.结果表明,4-氯酚能在低pH零价铁/H2O2体系中迅速降解.pH对降解具有重要影响,当pH大于5,4-CP降解效果<10%.同时在低pH(pH3)环境下考察了铁粉和H2O2投加量的影响,在最佳条件下对溶液中亚铁离子的形成和过氧化氢的分解进行了进一步的实验研究.最后在对中间产物分析的基础上提出了4-CP降解路径假设.     

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.     

光电化学协同催化降解甲基橙的研究

以TiO2/Ti薄膜电极为阳极、石墨电极为阴极、饱和甘汞电极为参比电极,设计了一种新型的双槽光电化学协同催化反应器,考察了阴极电位、反应时间、电解质浓度、溶液pH值等因素对甲基橙降解效果的影响.结果表明,电解质浓度对甲基橙的降解脱色效果影响不明显,而阴极电位、溶液pH值和反应时间则影响显著;色度为200度的甲基橙溶液,在阴极电位(Ec)为-0.6V、阴极槽初始pH3.0和阳极槽初始pH5.6、反应90min的条件下,阴极槽和阳极槽中甲基橙的脱色率分别为98.3%和51.3%,与仅靠TiO2/Ti薄膜阳极对有机物进行催化降解的“双槽单效”光电催化反应器相比,对甲基橙的催化氧化降解效率显著提高.降解前后的紫外-可见吸收光谱的变化表明,该双槽光电化学协同催化反应器不但可以同时使阴、阳两槽中的甲基橙脱色,且其苯环结构也被降解和矿化.     

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...     

剩余污泥为底物的微生物燃料电池处理含铜废水

以剩余污泥作为阳极底物,CuSO4溶液为阴极溶液构建了双室有膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),研究了MFC的启动,污泥的降解,Cu2+的去除和阴极还原产物的性质.结果表明,Cu2+可作MFC的阴极电子受体,在外电路电阻为1 000 Ω,Cu2+浓度为6 400 mg/L的条件下获得的稳...     

阴阳极协同作用降解有机污染物的研究进展

电化学法催化降解有机污染物已引起广泛兴趣。在电极的作用下,电化学反应和化学催化作用结合,可导致有机分子的电催化降解。选用合适的阳极和阴极材料可以加速电化学反应速率,有助于有机物的电化学转化。本文介绍了阳极和阴极氧化有机物的原理,综述了近年来阴阳两极协同作用降解有机物的进展。     

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.     

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.     

酸性冲击对微生物电解产氢阳极菌群影响及功能基因变化解析

微生物电解产氢工艺是借助能够直接与电极传递电子的功能菌在阳极降解有机质并将产生的电子在阴极与质子结合回收氢气能源的新技术.采用市政废水在固定外加电压相同条件下直接启动15个反应器,以葡萄糖为碳源驯化获得电极功能菌群,稳定运行1个月获得反应器稳定产氢和伴随产甲烷效能.初始稳定时采用pH为7的磷酸盐缓冲液可以获得稳定的产气量,平行反应器表现出不同的氢气和甲烷产量.最高产氢反应器的氢气转化率为32.2%,氢气产率为(3.9±0.6)mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的H2量(mol)计,下同);相同条件下最低产氢效率反应器的甲烷转化率则可达到48.4%.通过48 h阳极生物膜的酸性冲击试验对阳极菌群功能恢复效果进行分析,发现消除冲击10~15 d反应器的电子传递效率得到恢复,但功能菌群多样性增加,氢气与甲烷比例发生变化.最高产氢反应器氢气产率降低1.8 mol·mol-1,而甲烷增量为0.4 mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的CH4量(mol)计,下同).通过关键功能基因分析发现,初始产氢效能高的反应器功能菌群中电子传递功能菌优势较大;阳极功能菌群受到短暂酸性冲击后,基于细胞色素C基因的相关菌群能够较快恢复,其电子传递能力恢复更快;与碳源降解和产甲烷相关基因群落受酸性冲击后变化较为显著,甲烷增量与氢气减少量基本符合反应计量关系.