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.     

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.     

DSA类电极催化降解硝基苯动力学及机理的研究

用新兴的电化学催化系统,以特殊工艺自制的DSA类电极作阳极,对模拟硝基苯废水进行了降解处理,得出了该试验范围内的最佳条件,降解过程符合一级反应模型.根据分析,推测硝基苯分子主要先被阴极产生的H还原为亚硝基苯、苯胺等,然后再扩散到阳极附近被HO*氧化为偶氮苯、氧化偶氮苯等,最后进一步氧化开环,生成苯基丁二酸等酸类物质以至二氧化碳,同时硝基苯分子也可以直接在阳极附近得到氧化生成2-硝基苯酚.最后,对硝基苯的降解途径进行了描述.      

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.     

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。     

一种基于电化学氧化法预处理制药废水的工艺

探究活性炭-电化学氧化联用工艺对制药废水进行预处理,以石墨-PTFE复合电极为阴极、Fe电极为阳极,通过在阴极表面通入空气的方式产生H2O2,进而与Fe2+发生Fenton反应。考察了单一电化学法与活性炭-电化学氧化联用工艺对废水降解过程的影响,分析出水中COD、氨氮、盐分的变化情况。结果表明,电化学法可有效降低水中有机污染物,同时将活性炭与电化学氧化联用显示出更高的处理效果,尤其在处理高浓废水时,COD、氨氮降解率可达82%和64%,对废水预处理领域有一定的指导意义。     

生物阳极及其反转为生物阴极降解氯霉素

为了探讨生物阳极能否降解氯霉素以及生物阳极反转为生物阴极后能否替代生物阴极,通过驯化生物阳极降解氯霉素和生物阳极反转为生物阴极的实验,表明生物阳极经过长期氯霉素浓度梯度增加(5~80 mg·L-1)的驯化,具有较好产电能力的同时,对氯霉素也具有一定的降解能力(k=0.098 5).生物阳极反转为生物阴极后并将电位恒定在-0.40 V vs.SHE时,该生物阴极相对于反转前生物阳极的电位(-0.20 V vs.SHE)有了明显的降低,导致微生物活性受到一定的影响,但阴极生物膜仍具有较强的催化降解氯霉素的能力,其还原降解速率常数k为0.264 3,明显高于非生物阴极对照(k=0.160 9).生物阳极反转生物阴极的模式不仅实现了氯霉素的硝基还原,而且发生了芳香胺产物侧链的完全脱氯和羰基还原反应.     

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.     

有机染料废水的净化

电化学处理目前用电化学法处理工业废水的越来越多。在无隔膜电解槽中阳极氧化有机杂质很有效。有机污染物可通过原子氧、氯以及电化学法进行氧化。电解槽的阳极一般用石墨、钛、氧化钌钛涂层,而阴极一般用不锈钢和钛涂层,此时多数情况下不生成沉淀。在以石墨或涂钌钛氧化物的电极为阳极无隔膜电解槽中进行了净     

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。     

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...     

A strategy for enhancing anaerobic digestion of waste activated sludge: Driving anodic oxidation by adding nitrate into microbial electrolysis cell

Cathodic reduction of CO₂ and anodic oxidation of organic matters are crucial to methane-producing microbial electrolysis cell (MEC) applied in anaerobic digestion of waste activated sludge. However, cathodic CO₂ reduction is usually restrained by slow metabolism rates of H₂-utilizing methanogens and low electron-capturing capacity of CO₂, which consequently slows down the anodic oxidation that participates to sludge disintegration. Herein, a strategy with adding nitrate as electron acceptor to foster electronic transfer between the anode and cathode was proposed to improve anodic oxidation. Results showed that the average efficiency of anodic oxidation in the nitrate-added MEC increased by 55.9%. Accordingly, volatile suspended solid removal efficiency in the nitrate-added MEC was 21.9% higher than that of control MEC. Although the initial cumulative methane production in the nitrate-added MEC was lower than that of control MEC, the cumulative methane production in 24?days was 8.9% higher. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated that anodic oxidation of MEC with nitrate accelerated the disintegration of sludge flocs and cell walls. Calculation on current signal further revealed that anodic oxidation driven by cathodic nitrate reduction was the main mechanism responsible for the improved sludge digestion.     

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.     

CaO2促进MFC同步处理剩余污泥和六价铬废水的效能

为了提高剩余污泥降解效能和废水中六价铬还原效能,研究了CaO₂对微生物燃料电池同步处理剩余污泥和六价铬废水的影响,考察了不同CaO₂投加量下微生物燃料电池阳极剩余污泥的降解效能、阴极六价铬的还原效能及产电效能.结果表明,当阳极室CaO₂投加量分别为0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8gCaO₂/gVSS时,运行120h后,阴极六价铬还原率分别为73.38%,78.91%,99.47%,97.70%,97.04%,96.37%,运行30d后,阳极剩余污泥TCOD降解率分别为72.4%,76.9%,81.0%,78.2%,75.7%,74.2%.证明投加CaO₂后,六价铬还原率和TCOD降解率都有提高.当投加量为0.2gCaO₂/gVSS时处理效能最好,输出电压最大为1.15V.六价铬还原率提高了36.08%,TCOD降解率提高了11.88%.此外,投加CaO₂后微生物燃料电池电化学活性有所提高,表明CaO₂投加对电池电子传递过程有促进作用.结果说明CaO₂有利于提高对微生物燃料电池同步处理剩余污泥和六价铬废水效能.     

Electrochemical degradation of p-nitrophenol with different processes

The electrochemical degradation of p-nitrophenol (PNP) under di erent conditions was investigated. The electrochemical behavior of PNP and its reduction product p-aminophenol (PAP) on stainless steel cathode and Ti/Pt anode through cyclic voltammetry were observed. Electrochemical degradation process was performed in an undivided cell and 92% PNP was removed corresponding to a 22% total organic carbon removal. A divided cell was also used and it was found that PNP degradation was mainly attributed to cathodic reduction, while anodic oxidation was responsible for PNP removal due to the reaction with hydroxyl radicals and surface oxide generated on the anode. The sequential electrolytic processes, reduction-oxidation and oxidation-reduction, were compared in the divided cell. In the case of reduction-oxidation process, the total organic carbon removal reached 40%, but PNP removal was the same with the undivided cell. A black deposit was found in the e uent and identified by Fourier transform infrared spectroscopy as a polymer of PAP produced by the 1,4-addition reaction of quinoneimine. Intermediates left in the solution such as hydroquinone, p-benzoquinone and PAP were determined by high performance liquid chromatography. Whereas, the oxidation-reduction process proved unsatisfying.     

纳米铂微粒电极催化氧化有机污染物的研究

采用电化学阴极还原-阳极氧化方法制备了纳米铂微粒电极.电极表面的微观结构表征表明,铂微粒在三维网状的氧化钛膜孔道中呈均匀、高度分散状态,且粒径细小,铂微粒充分裸露,使得纳米铂微粒电极活性点多,电催化性能高.采用循环伏安法研究了铂微粒电极对有机小分子代表性物质甲醇的电催化氧化行为.结果表明,在酸性、中性和碱性介质中纳米铂微粒电极对甲醇的电催化氧化性能均明显优于光滑铂片电极,甲醇在纳米铂微粒电极上产生的氧化电流密度比光滑铂片电极高100倍以上.2种铂电极催化氧化降解甲醇、苯酚和甲基橙3种有机物时,纳米铂微粒电极的平均氧化电流效率是光滑铂片电极的数倍,这进一步表明纳米铂微粒电极对有机污染物具有良好的催化氧化降解能力.     

苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程

采用循环伏安法、交流阻抗法、恒电位计时电流法,并结合高效液相色谱方法,研究了苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程.结果表明,苯酚在电化学氧化降解中经历了苯二酚、苯醌的形成和进一步被氧化的过程,苯二酚在反应过程中的积累很少,迅速氧化为苯醌,而醌类中间产物则较难进一步氧化,在反应过程中积累的浓度较高.苯酚在金刚石膜电极上有不同的电化学氧化反应途径,在低于金刚石膜电极析氧电位下,发生单纯直接电化学氧化过程;在高于金刚石膜电极析氧电位下,间接电化学氧化和直接电化学氧化将同时发生作用.     

交流杂散电流对X80管线钢的腐蚀行为影响

目的研究交流杂散电流干扰下管线钢的腐蚀机理。方法采用电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化扫描(Tafel)等电化学测试技术和表面分析技术研究不同交流电流密度干扰下(0~80 A/m~2)X80管线钢在酸性土壤环境中的腐蚀行为。结果酸性土壤环境中,即使是10 A/m~2的交流电流密度,也会引起X80的交流腐蚀,且钢的腐蚀速率随着交流电流密度的增大而增大。未施加交流电干扰时,钢试样在酸性土壤浸出液中的腐蚀电流密度为9.6μA/cm~2;当施加10 A/m~2的交流电后,试样的腐蚀电流密度增大到11.95μA/cm~2;当干扰交流电流密度增大到80 A/m~2时,腐蚀电流密度为未施加交流电试样腐蚀电流密度的2.25倍。质量损失结果进一步验证了电化学测试结果,当干扰交流电流密度增大到80 A/m~2时,腐蚀速率是未施加交流电试样腐蚀速率的3.5倍。X80钢在酸性土壤环境中主要发生点蚀,交流杂散电流进一步加速了X80钢的点蚀。结论交流电的引入影响了X80钢的电化学腐蚀过程,交流电正半周期钢试样发生氧化反应,而在负半周期钢试样表面发生还原反应。在整个交流电作用的过程中,交流电正半周期的阳极氧化作用远大于负半周期的阴极还原作用。     

蜂窝陶瓷负载TiO_2光催化降解邻氯苯酚水溶液

采用溶胶 -凝胶技术 (Sol-Gel)制备以蜂窝陶瓷为载体的负载型TiO2 光催化剂。探讨工艺条件对催化降解效果的影响 ;结果表明 ,蜂窝陶瓷表面浸涂 5层TiO2 薄膜 ,经 50 0℃焙烧后 ,具有较高的光催化活性。在紫外光照射下 ,该催化剂降解 1 .0× 1 0 - 3mol/L邻氯苯酚水溶液 2 .5h ,降解率达到 1 0 0 % ;在O3的协同效应下 ,降解率在 1 .5h即可达到 1 0 0 %