多壁碳纳米管修饰丝网印刷电极同时检测水中苯二酚异构体的研究

采用丝网印刷技术和滴涂法制备了一种可抛型的多壁碳纳米管修饰丝网印刷电极,并将其用于水中的对苯二酚、 邻苯二酚和间苯二酚等苯二酚异构体的同时检测.苯二酚在此修饰电极上的循环伏安行为考察显示,该电极可较好地区分3种异构体的氧化峰,对其氧化还原反应有明显的电催化作用;以差示脉冲伏安法检测对苯二酚、 邻苯二酚和间苯二酚的混合水样,其峰电流与浓度分别在8.20×10^-6～1.00×10^-3、 8.20×10^-6～1.00×10^-3和1.64×10^-5～1.16×10^-3 mol·L^-1范围内呈良好的线性关系,检出限分别达4.34×10^-6、 3.42×10^-6和6.70×10^-6 mol·L^-1;对污染水样进行测定,加标回收率为96.2%～104.9%.研究结果表明,多壁碳纳米管修饰的丝网印刷电极可用于苯二酚异构体污染水样的现场快速检测.     

亚氧化钛膜电极电化学特性及其处理印染工业废水的效能研究

电化学氧化法具有稳定高效、操作灵活、集成度高等特点,在处理难降解有机废水领域具有独特优势.电化学废水处理过程通常受限于传质速率,而膜电极有望解决这一瓶颈问题.亚氧化钛膜电极（TiSO-ME）的化学结构与电化学性质结果显示,经过高温还原法制备的TiSO-ME电极主要由Ti₄O₇和少量Ti₅O₉组成,大孔体积占总孔体积的92.7%,平均孔径为0.508 μm.电化学测试结果表明,TiSO-ME具有良好的导电性、高析氧电位和电化学稳定性.过滤试验结果表明,在0.82×10^-3~3.14×10^-3 mL·cm^-2·s^-1范围内膜通量与传质系数成正比.在电流密度为8 mA·cm^-2,膜通量为2.31×10^-3 mL·cm^-2·s^-1的条件下,电解1.5 h即可有效处理实际印染工业废水,sCOD去除率高达96.07%,电流效率可达24.22%,电能消耗较不存在膜通量时降低了32.99%.TiSO-ME能够实现废水在膜孔结构内部的穿流式操作,有效克服旁流式操作传质受限的问题,在小规模分散式工业废水处理中有着重要的研究价值和发展潜力.     

自组装纳米金修饰玻碳电极检测亚硝酸根

将N-［3-(三甲氧硅基)丙基］-乙二胺与金溶胶通过自组装制备亚硝酸根的电化学传感器.原子力显微镜图(AFM) 显示纳米金自组装在氨基硅烷修饰的玻碳电极表面.由于质子化的氨基硅烷与带负电的亚硝酸根间的相互作用以及纳米金对亚硝酸根具有较好的催化作用,亚硝酸根在该修饰电极上的氧化电位与在玻碳电极上的氧化电位相比负移了140 mV.利用微分脉冲伏安法和微分脉冲安培法研究了亚硝酸根电流响应信号与浓度间的关系.在最优实验条件下,亚硝酸根的氧化峰电流与其浓度在5.0×10^-7～1.0×10^-3 mol·L^-1的浓度范围内呈良好的线性关系, 检测限可达到2.0×10^-7 mol·L^-1(信噪比为3). 用分光光度法及本研究提出的方法对实际样品中亚硝酸根的测定进行了比较,测定结果的差异很小.本研究所提出的测定亚硝酸根的方法具有较高的灵敏度和较好的重现性.     

7050铝合金硬质阳极氧化膜热带海洋大气环境耐蚀性能研究

目的 研究7050铝合金硬质阳极氧化膜在热带海洋大气环境下的耐蚀性能变化规律。方法 在7050铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,然后采用不封闭、沸水封闭与铬酸盐封闭3种后处理方式进行处理。采用实验室多因素组合循环模拟试验方式与热带海洋大气环境户外直接暴露对试样开展耐蚀性能试验。通过外观、极化曲线、电化学阻抗谱方法,分析其耐蚀性能变化规律。结果 硬质阳极氧化膜不封闭处理的耐蚀性较差,实验室多因素组合循环试验第1循环后表面就出现白色腐蚀产物,评级为5/2xA。户外暴露试验12个月后,不封闭处理膜层的自腐蚀电位为?814.88 mV,自腐蚀电流密度为0.307µA/cm²;沸水封闭膜层的自腐蚀电位为?717.86 mV,自腐蚀电流密度为0.177 µA/cm²;重铬酸盐封闭膜层的自腐蚀电位为?703.33 mV,自腐蚀电流密度为3.82×10^?2 µA/cm²。户外暴露12个月后,不封闭处理、沸水封闭处理与重铬酸盐封闭处理膜层在0.01 Hz的阻抗模值分别为1.04×10⁵、1.51×10⁵、4.76×10⁵ Ω.cm²。结论 封闭处理能提升7050铝合金硬质阳极氧化膜的耐蚀性能,且重铬酸盐封闭后的耐蚀性能优于沸水封闭后的耐蚀性能。     

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.     

氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在PVA凝胶膜中的扩散性能

用冷冻-解冻法制备PVA凝胶膜,测定了氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在PVA凝胶膜中的扩散系数,考察了成膜条件和细胞密度对扩散系数的影响.结果表明,扩散系数随冷冻-解冻次数、PVA溶液的浓度及细胞密度的增大而减小. 氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在15% PVA的空白膜中的扩散系数分别为0.69×10^-9 m²/s, 0.52×10^-9m²/s和0.56×10^-9 m²/s; 在细胞浓度为60g/L的PVA膜中的扩散系数分别为0.55×10^-9 m²/s, 0.46×10^-9 m²/s和0.45×10^-9 m²/s.     

蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中微量硝基苯的动力学研究

实验表明单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化在温度20℃、初始pH值6.87条件下对硝基苯的降解均遵循一级反应动力学模型,该条件下单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺对硝基苯的降解主要来源于高活性羟基自由基的氧化作用,同时证明了不同体系温度（10～40℃）和溶液初始pH值（3.00～10.96）下硝基苯的降解同样符合一级反应动力学.2种工艺对硝基苯的降解反应速率都随着温度的升高而增加,单独臭氧氧化的反应速率常数由0.37×10^-3 s^-1升高到1.49×10^-3 s^-1,臭氧/蜂窝陶瓷氧化的反应速率常数由0.56×10^-3 s^-1升高到2.46×10^-3 s^-1,温度越高反应速率提高的幅度却越小.随着pH的升高,单独臭氧氧化对硝基苯降解的反应速率常数从0.15×10^-3 s^-1增加到2.69×10^-3 s^-1,在pH值3.00～9.23范围内,臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺反应速率常数从0.17×10^-3 s^-1增加到1.90×10^-3 s^-1,在pH为10.96时反应速率常数下降到1.64×10^-3 s^-1.     

基于固定化AChE的流动注射型酶传感器研究

以固定化鲅鱼脑组织乙酰胆碱酯酶[acetylcholinesterase,AChE(EC 3.1.1.7)]为识别元件,以pH电极为换能器,构建流动注射型AChE酶传感器.该传感器在以磷酸盐缓冲液为载液的条件下具有良好的重现性(RSD=1.427%,n=10)和敏感性,可实现对有机磷化合物的在线监测;对甲基对硫磷具有线性响应的浓度范围为4.29×10-10^-4.29×10^-8mol·L^-1,最低检测限为1.3×10^-     

富营养化水体异味物质的臭氧氧化研究

使用臭氧氧化技术,对无锡太湖富营养化水体中GC-MS检测到的6种目标异味化合物进行去除研究.结果表明,异味化合物臭氧化反应符合一级动力学反应方程,反应速率由不同化合物的化学性质和结构特点决定,由高到低排列为：β-紫罗兰酮（3.3×１０^-3 s^-1）>β-柠檬醛（2.8×１０^-3 s^-1）>2,4-癸二烯醛（2.7×１０^-3 s^-1）>香叶基丙酮（2.2×１０^-3 s^-1）>土味素（1.4×１０^-3 s^-1）>2-甲基异莰醇（5.6×10^-4 s^-1）.臭氧化反应产生一系列小分子醛、酮类物质和少量醇、酯类化合物.进一步研究发现,重碳酸盐可以阻碍臭氧氧化过程中的自由基反应途径,从而对臭氧氧化异味化合物产生抑制作用;水体中的溶解性有机物也能通过和臭氧的竞争性反应机制降低异味化合物的臭氧化反应速率.     

甲烷生物燃料电池的产电影响因素及机制研究

考察了阳极电极材料、电极面积、电极电位、pH、阴极电子受体对甲烷生物燃料电池（MFC）产电性能的影响,并通过高通量测序、循环伏安法（CV）分析了其可能的电催化机制.结果表明,透气布/碳布（GTC）复合材料为阳极时产电性能（1251.3 mA·m^-2）最佳,分别是石墨烯/中空纤维膜（G-HFM）阳极（34.8 mA·m^-2）和碳布（CC）阳极（3.21 mA·m^-2）的36倍和390倍;阳极面积越大,MFC启动时间越快,电流密度越大;当电极恒电位为0.1 V （vs.SHE）时,其产电能力较-0.1、+0.3及+0.5 V时高;pH=7最有利于产电;溶解氧为MFC阴极电子受体时,最大功2率密度（703.9 mW·m^-2）优于铁氰化钾（457.2 mW·m^-2）、空气阴极（124.2 mW·m^-2）和高锰酸钾（20.7 mW·m^-2）作为电子受体的MFC.阳极室微生物群落结构分析显示,电活性细菌Geobacter（17.14%）和Desulfovibrio（8.51%）为优势种,其产电机理可能是甲烷氧化菌（Methanobacterium、Methylomicrobium等）与电活性细菌协同氧化甲烷驱动MFC产电.添加NO气体、N-乙酰蛋氨酸和蛋白酶K均可明显抑制阳极生物膜的电化学活性,表明其胞外电子传递过程依赖细胞色素c、Ni-Fe氢酶及与电极接触的外膜蛋白的介导作用.     

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.     

对硫磷分子印迹膜传感器的制备及识别特性

用电聚合的方法在金电极上制备了以对硫磷为模板分子的自组装邻氨基硫酚分子印迹膜传感器.在含有5 mmol/L对硫磷模板分子、5mmol/L四丁基高氯酸铵支持电解质和30 mmol/L邻氨基硫酚的二氯甲烷的聚合液中于-0.3～1.4 V范围内循环伏安扫描30圈即得到邻氨基硫酚印迹聚合膜.结合在印迹膜上的对硫磷模板分子用0.5 mol/L HCl溶液超声20 min洗脱.循环伏安法用于电化学检测.当富集时间为10 min,磷酸盐缓冲溶液的pH=6.8时,在1.0×10-4～5.0×10-7mol/L浓度范围内与对硫磷还原峰电流成良好的线性关系,检测下限为2.0×10～mol/L.用分子印迹膜传感器对实际样品进行分析,回收率为98.0%～104%.印迹膜传感器和非印迹膜传感器对一系列与对硫磷相近似的化合物如甲基对硫磷、对氧磷、辛硫磷、氧乐果、硝基苯及邻、间、对硝基苯酚进行检测,该传感器对对硫磷具有良好的选择性和灵敏度.     

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...     

Electrochemical decolorization of dye wastewater by surface-activated boron-doped nanocrystalline diamond electrode

Complex organics contained in dye wastewater are difficult to degrade and often require electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) to treat it. Surface activation of the electrode used in such treatment is an important factor determining the success of the process. The performance of boron-doped nanocrystalline diamond (BD-NCD) film electrode for decolorization of Acid Yellow (AY-36) azo dye with respect to the surface activation by electrochemical polarization was studied. Anodic polarization found to be more suitable as electrode pretreatment compared to cathodic one. After anodic polarization, the originally H-terminated surface of BD-NCD was changed into O-terminated, making it more hydrophilic. Due to the oxidation of surface functional groups and some portion of sp² carbon in the BD-NCD film during anodic polarization, the electrode was successfully being activated showing lower background current, wider potential window and considerably less surface activity compared to the non-polarized one. Consequently, electrooxidation (EO) capability of the anodically-polarized BD-NCD to degrade AY-36 dye was significantly enhanced, capable of nearly total decolorization and chemical oxygen demand (COD) removal even after several times of re-using. The BD-NCD film electrode favored acidic condition for the dye degradation; and the presence of chloride ion in the solution was found to be more advantageous than sulfate active species.     

硝基苯类物质在铜电极上的电还原特性及pH的影响

采用循环伏安法,对硝基苯类化合物在铜电极表面上的电还原特性进行了研究,评价了它们在铜电极上的电还原反应活性,并且讨论了这类物质在铜电极上的还原机理和酸度对它的影响.结果表明,硝基苯类化合物能在铜电极表面被直接还原;还原电位在-0.58V和-1.32V左右 (vs. SCE),酸度和碱度均有利于硝基在铜电极上的还原:在碱性条件下容易发生消去反应生成亚硝基;酸性条件下,得电子后的硝基与氢离子之间反应的几率就增大,导致通过溶液的电流值增加,另外,氢的增加也有利于电极上发生的加成和取代反应.pH对不同的硝基苯类物质在铜电极上的电还原特性有不同程度的影响,这主要取决于苯环上其它取代基的性质、结构、数量和它与硝基在苯环上的相对位置.实验结果为催化铁内电解法机理研究提供了理论和实验依据.     

超声强化金刚石膜电极电化学降解效率的机制

从电化学氧化的传质过程、吸附与脱附、电极反应3个步骤,考察了超声强化金刚石膜电极(BDD)电化学降解效率的机制.超声对上述3个步骤都有显著影响.超声增强了污染物的传质过程,苯酚和邻苯二甲酸的传质系数分别由5.4×10-6m/s和6.7×10-6m/s增大至2.0×10-5m/s,提高了270%和199%.污染物在BDD电极表面的电化学吸附特性决定了超声对吸附与脱附过程的作用.苯酚的吸附量大,但中间产物难于脱附,超声虽然使得吸附量由6.49×10-10mol/cm2减小至1.39x10-10mol/cm2,但促进了产物的脱附,产生了正效应,有利于直接氧化,氧化峰电流提高了32%;邻苯二甲酸的吸附能力弱,超声使得吸附量由1.25×10-11mol/cm2进一步减小至3.11×10-12mol/cm2,产生了负效应,导致直接氧化消失.超声可以显著提高BDD电极的降解效率,而且对苯酚降解的促进作用更为明显.苯酚的平均电化学氧化能量利用率提高了287%,高于邻苯二甲酸的224%,这主要是因为超声可以同时强化苯酚的直接氧化和间接氧化,但对于邻苯二甲酸,间接氧化得到了加强,却不发生直接氧化.     

Production and contribution of hydroxyl radicals between the DSA anode and water interface

Hydroxyl radicals play the key role during electrochemical oxidation and photoelectrochemical oxidation. The production and e ect of hydroxyl radicals on the interface between DSA anode and water was investigated by examining the quenching e ect of iso-propanol on Orange II decolorization. We observed that with an increase in electrode potential from 4 to 12 V across electrodes at pH 7.0, the contribution percentage of hydroxyl radicals increased dramatically. More OH radicals were produced in acidic and alkaline conditions than at neutral conditions. At electrode potential of 4 V, the contribution percentage of hydroxyl radicals was obviously higher at near neutral pH conditions, while removal e ciency of Orange II achieved was the lowest concurrently. Finally, for photocatalytic oxidation, electrochemical oxidation, and photoelectrochemical oxidation using the same DSA electrode, the e ect of hydroxyl radicals proved to be dominant in photocatalytic oxidation but the contribution of hydroxyl radicals was not dominant in electrochemical oxidation, which implies the necessity of UV irradiation for electrochemical oxidation during water treatment.     

三维电极处理氨氮废水的电化学反应特性

采用无短路电流的电极粒子串作为三维电极的填充材料,以更好地揭示其电化学反应特性.研究证实在电化学反应过程中涉及到两个阶段,80min前氨氮的去除机理主要是与在粒子电极阴极端产生的羟基自由基发生电氧化反应,80min后少量的中归反应起到协同作用,从而达到更佳的去除效果.实验结果还说明随着槽电压的增大,氨氮去除率不断增大;当电压为25V,pH值为10的情况下得到较大的去除率.     

金刚石膜电极电化学氧化提高废水可生化性的研究

采用掺硼金刚石膜电极(BDD)电化学氧化的方法提高2-氯苯酚废水的可生化性,与钛基钌铱氧化物电极(DSA)进行对比,研究了该方法的机理.结果表明,BDD电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值达到0.42,有效提高了废水的可生化性,而DSA电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值仅为0.24.机理研究表明,由于BDD电极具有高的析氧电位,可产生大量的羟基自由基(×OH),能够使2-氯苯酚的苯环充分开环,形成草酸、顺丁烯二酸等易生化处理的中间产物,从而使可生化性提高;而DSA电极的析氧电位较低,产生羟基自由基的能力较差,不能有效地提高废水的可生化性.     

两种高级氧化法处理丙烯腈生产废水的对比研究

采用以Ti/SnO2+金属铁为组合阳极的铁促双电极电化学氧化法和Fenton氧化法对丙烯腈生产废水进行了处理.对比了2种方法的处理效果,考察了诸多因子对处理效果的影响及反应过程的规律.结果表明,在外加相同量H2O2条件下,铁促双电极氧化法的COD去除率比Fenton氧化法可提高约30%～35%,且可获得超过90%的色度去除率;但当H2O2初始剂量小于1700mg·L-1时Fenton试剂氧化法处理后的废水色度反而增加.外加H2O2剂量的增加强化了Fenton氧化过程,使2种方法COD去除率均随之增加.当外加H2O2初始浓度为2200mg·L-1、电压为4.0V、反应时间为180min时,双电极电化学氧化法的COD去除率达75%.2种氧化反应过程中,H2O2浓度下降速率很快,反应60min(电化学)和30min(Feuton)时几乎均被耗尽.铁阳极通电时间对铁促双电极电化学氧化法的COD去除率和电流效率影响显著.铁促双电极氧化法(外加H2O2)对丙烯腈生产废水处理效果明显优于Fenton+铁促双电极氧化法(无外加H2O2),表明前者在有机废水处理领域有较好的应用潜力.