PbO2电极的改性及其在难降解有机废水电化学处理中的应用

电化学方法处理难降解有机废水是一种很有前途的技术,其应用的关键是开发出高效、稳定、低成本的电极材料.PbO2电极在工业领域具有广泛的应用基础,具有较高的析氧电势和电催化活性,被认为在电化学处理难降解有机废水方面有重要的应用前景.本文对PbO2电极制备方法与改性以及在难降解有机废水电化学处理中应用的研究成果和最新进展进行了综述,并对该研究领域今后的发展趋势进行了分析.     

PbO2电极的改性及其在难降解有机废水电化学处理中的应用

电化学方法处理难降解有机废水是一种很有前途的技术,其应用的关键是开发出高效、稳定、低成本的电极材料.PbO2电极在工业领域具有广泛的应用基础,具有较高的析氧电势和电催化活性,被认为在电化学处理难降解有机废水方面有重要的应用前景.本文对PbO2电极制备方法与改性以及在难降解有机废水电化学处理中应用的研究成果和最新进展进行了综述,并对该研究领域今后的发展趋势进行了分析.     

高压塑片法制备PbO2电极及其处理染料废水的研究

利用高压甥片法制备了一种新型PbO2电极,采用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对电极性能进行表征,并研究了其用于处理难降解染料废水(以中性枣红为例)的降解效果.结果表明.该电极不仅具有较高的电催化活性,而且还有很好的抗腐蚀性能,适合含高盐度废水的预处理.通过与普通石墨电极的对比研究发现,该电极在染料脱色和去除COD方面都有明显的优势.在此基础上,提出了新型PbO2电极降解有机物的作用机制.     

Ti/BDD/PbO_2复合电极在化学需氧量测定中的应用

以钛基掺硼金刚石为基体,采用电沉积的方法制备了Ti/BDD/PbO2复合电极,并将其用于化学需氧量（COD）的测定。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射谱图（XRD）表征了电极的微观形貌及结构,采用电化学工作站考察了电极对有机物响应特性。实验结果表明,在1.45 V的低电位条件下,线性范围为0.5～175 mg/L,检测限为0.3 mg/L（S/N=3）。采用Ti/BDD/PbO2复合电极测定法和重铬酸钾标准方法对市政污水、食品废水及印染废水的对比结果表明,2种方法的相对误差小于10%,具有良好的一致性。     

Ti/BDD/PbO2复合电极在化学需氧量测定中的应用

以钛基掺硼金刚石为基体,采用电沉积的方法制备了Ti/BDD/PbO2复合电极,并将其用于化学需氧量(COD)的测定。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射谱图(XRD)表征了电极的微观形貌及结构,采用电化学工作站考察了电极对有机物响应特性。实验结果表明,在1.45 V的低电位条件下,线性范围为0.5～175 mg/L,检测限为0.3 mg/L(S/N=3)。采用Ti/BDD/PbO2复合电极测定法和重铬酸钾标准方法对市政污水、食品废水及印染废水的对比结果表明,2种方法的相对误差小于10%,具有良好的一致性。     

新型β-PbO2电极电解处理茜素红废水的研究

采用高压塑片工艺制备新型β-PbO2电极,该工艺简单易行,且所得β-PbO2电极具有很好的抗腐蚀性能.为研究该电极的电催化性能,探讨了电极间距、电解时间、茜素红初始浓度、外加电压、初始pH等条件对该电极降解茜素红染料效果的影响,并与石墨电极进行对比.结果表明,β-PbO2电极在脱色和COD去除方面都有明显的优越性.根据茜素红的分子结构和电解产物气相色谱—质谱联用(GC/MS)仪分析结果,初步探讨了茜素红降解的反应机制.     

Nd-碳纳米管-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极的制备及性能研究

采用热刷涂层法制备了钛载SnO_2-Sb中间层,通过电沉积法得到Nd-碳纳米管(CNTs)-PbO_2/SnO_2-Sb/Ti电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对电极的组成、形貌进行了表征,采用接触角分析和电化学方法考察了电极的电化学性能。结果表明,稀土金属掺杂于SnO_2-Sb/Ti中间层可阻隔氧和基体的接触而有效保护钛基,提高电极材料的稳定性、析氧电位和电化学降解苯酚的能力。另外,Nd-CNTs-PbO_2/SnO_2-Sb/Ti可增加阳极材料的憎水性,有利于提高电极的电化学降解效率。     

不同咪唑基离子液体改性PbO2电极降解苯酚废水

以5种不同结构的咪唑基离子液体为电沉积溶液的添加剂,采用电沉积法制备了改性钛基PbO2电极。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对电极表面形貌、晶体结构进行表征。以苯酚为电催化目标降解物,对不同电极氧化去除苯酚及COD的活性进行考察比较;同时,以水杨酸为捕捉剂,通过高效液相色谱（HPLC）分析技术对不同电极体系中羟自由基（·OH）的生成量进行检测。结果表明,阳离子烷基支链长度及阴离子的改变均会对PbO2电极的表面形貌、结晶取向及电催化活性产生一定影响,且后者的影响作用较前者更为突出。[Emim]Br和[Emim]PF6改性电极的电催化活性比较相近,均明显低于[Emim]BF4改性电极。固定阴离子为BF4-,3种不同烷基支链长度离子液体对PbO2电极活性的改进效果顺序为[Bmim]BF4 > [Emim]BF4 > [Hmim]BF4。此外,不同改性电极对苯酚废水COD去除率的高低与·OH的生成量多少一致,表明苯酚的电化学氧化降解主要是由·OH间接氧化引起的。     

Ce-PbO_2/C电极的制备及其去除水中酸性红B

采用电沉积法制备铈修饰的PbO2/C电极,通过SEM、XRD、XPS及循环伏安对PbO2/C、Ce-PbO2/C电极进行表征,结果表明,Ce-PbO2/C电极比PbO2/C颗粒细小,表面均匀致密,电化学氧化能力较强,修饰电极中Ce以CeO2的形态存在。以Ce-PbO2/C为工作电极,电解浓度为1 000 mg/L的高盐酸性红B模拟活性染料废水,考察了电压、pH、电解质浓度、极间距对脱色率、氨氮去除率及COD去除率的影响。确定适宜工艺条件为：初始酸性红B溶液浓度为1 000 mg/L,pH值为6,电压10 V,电解时间1 h,电极间距1.5 cm,该条件下脱色率、氨氮去除率和COD去除率分别为99.98%、97.23%和90.17%。通过UV-Vis及GC-MS初步分析了降解过程可能存在的中间产物及降解途径。     

新型二氧化铅电极处理染料废水

利用高压塑片法制备掺杂镧和活性炭以及聚四氟乙烯(PTFE)的新型二氧化铅电极,采用X衍射(XRD),循环伏安曲线(CV),扫描电镜(SEM)等手段对电极性能进行表征,研究了其电催化处理有机染料废水(亚甲基蓝)的降解效果,并对反应机理进行了相关研究。研究表明,该电极具有良好的抗腐蚀能力,对亚甲基蓝具有较好的降解效果。通过与普通二氧化铅电极比较,该电极在染料脱色和去除COD方面都有较明显优势,显示出较好的工业应用前景。     

高性能二氧化铅电极制备及降解邻甲酚

为了处理难生物降解有机污染物,制备了聚乙二醇(PEG)改性Ti/Sb-Sn O_2/PEG-Pb O_2电极,分别用线性伏安扫描(LSV)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、计时电流、电极加速寿命等方法对电极性能进行了表征,并以邻甲酚为目标污染物,考察了PEG改性Pb O2电极的电催化氧化性能。研究结果表明,掺杂PEG后,电极的电催化活性以及稳定性均得到提高,PEG最佳掺杂量为9 g/L。在此条件下制备的Pb O_2电极,其析氧电位为2.48 V,强化电极寿命为114 h,是未修饰电极的3.35倍。利用该电极降解邻甲酚模拟废水,邻甲酚去除率随着其初始浓度增加而下降,当初始邻甲酚浓度为100mg/L、溶液初始p H=10、电流密度为10 m A/cm~2时,1.5 h邻甲酚去除率为100%。邻甲酚的降解反应是·OH参与的间接氧化反应,且遵循一级动力学规律。     

新型铁镁复合絮凝剂的制备及其处理印染废水的实验研究

制备了新型铁镁复合絮凝剂(PFMS)并应用于印染废水处理,考察了投药量、溶液pH、沉降时间等因素对絮凝效果的影响;同时,与其他常规市售絮凝剂进行了对比实验.结果表明,PFMS能有效去除污染物,在最佳投药量时,COD和色度去除率可分别达到69%和86%;PFMS处理印染废水的絮凝效果好于常规市售絮凝剂;在低投药量下,PF...     

修饰型TiO2锡锑电极的制备及其在钻井废水处理中的应用

为了解决传统锡锑电极电催化氧化效果偏低、涂层易脱落的问题,使用阳极氧化法,在钛基底表面制备垂直生长的二氧化钛纳米管(TiO_2-NTs),然后在此基底上采用电沉积法制备出锡锑电极(TiO2-NTs/SnO_2-Sb)。结果表明,相比没有二氧化钛纳米管的锡锑电极(Ti/SnO_2-Sb),TiO_2-NTs/SnO_2-Sb电极的析氧电位从1.9 V增加到2.03 V,电极具有较高的羟基自由基生成能力和更高的电流效率,促进了苯酚的矿化。TiO_2-NTs/SnO_2-Sb电极对实际钻井废水具有较好的脱色效果,COD去除率高达81.4%,且能够有效地改善阳极的"中毒效应"。     

软模板法碳电极制备及在废水脱盐中的应用

采用软模板法制备中孔炭电极,利用比表面及孔径分析仪、循环伏安法对自行制备的电极与市售进口电极的性能指标进行表征,比较二者的性能差异;探讨施加电压、进液流量和进液电导率等因素对电吸附效果的影响,确定最佳操作条件,并分别用两种等面积的电极处理含盐废水,进行脱盐性能的比较.研究结果表明,采用软模板法制备的碳电极,其BET比表面积1 517 m2/g,最可几孔径2.04 nm,平均孔径3.36 nm,比电容50.13 F/g.实验装置安装一对电极,电极面积共400 cm2,电吸附的最佳操作条件为施加电压1.2 V、进水流量30 mL/min,NaCl浓度664 mg/L(电导率1 000 μS/cm),对含盐废水电导率的去除率为57.80%,对NaCl的饱和吸附量为7.03 mg/g.自制电极对废水中的TDS的吸附量为9.96 mg/g,高于市售进口电极,总硬度的去除率高于市售进口电极40%左右.     

自制气体扩散电极用于染料废水处理的研究

研究了气体扩散电极用于难降解活性艳红X-3B染料废水的处理,优化了催化剂LaNiO3和气体扩散电极的制备工艺.采用凝胶-溶胶法制备催化剂LaNiO3,其最佳制备工艺为:柠檬酸与金属离子摩尔比1.5:1.0,pH 9,焙烧温度750℃;气体扩散电极的最佳制备工艺为:催化剂用量0.6 g,造孔剂用量0.6 g,聚四氟乙烯(...     

掺硼氧化银光催化剂制备及降解模拟印染废水

采用离子交换共沉淀法制备掺硼氧化银光催化剂并进行相应表征,以甲基橙为降解对象对其光催化氧化性能进行考察,并将其用于可见光下降解多种有机物及模拟印染废水。实验结果表明:掺硼氧化银光催化剂能带带隙为1.29 eV,具有很好的光催化氧化-还原能力,可见光下降解甲基橙,光照120 s可实现甲基橙完全降解;重复使用活性保持稳定;对不同有机物均可实现光催化氧化完全降解;模拟印染废水降解实验证实,在pH值5~10范围内,可见光照射下氧化银光催化剂在25 min内可实现混合染料的完全降解。掺硼氧化银是一种具有应用前景的可见光光催化剂。     

复配Na2S-DDTC处理高浓度含Ni电镀废水

为降低实际工程中二硫代氨基甲酸盐（DTC）类螯合剂用药成本,以某电镀厂高浓度含络合Ni电镀漂洗废水作为处理对象,研究了一种有机巯基类螯合剂（简称DDTC）复配Na2S去除Ni离子的效果与机理,并重点对反应pH、DDTC与Na2S单独、复配投加量、含Ni初始浓度等几个因素的影响进行探究。实验结果表明：反应pH值对Ni的去除有较大影响,pH=9.0时Na2S-DDTC对Ni的去除效果最好;Na2S-DDTC对电镀络合Ni具有很好的捕集功能,优于Na2S、DDTC单独使用,其中当pH=9.0,nNa2S/nNi=1.5,ρ（DDTC）=200 mg·L-1时,Ni的剩余浓度为0.062 mg·L-1,达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）中关于Ni污染物特别排放限值要求（-1）;Na2S-DDTC处理不同初始浓度的含Ni废水具有较宽的应用范围,其中Na2S对Ni的用量存在nNa2S/nNi=1.5的化学计量关系,DDTC存在不同的最佳投药量;Na2S与DDTC复配使用具有一定的协同作用。