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.     

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.     

3D打印气体扩散电极产H2O2及其对焦化废水的处理研究

利用3D打印技术设计出一种高效产H₂O₂的3D打印气体扩散电极（3D-GDE）并将其应用于电芬顿体系对实际焦化废水降解研究.结果表明3D-GDE阴极H₂O₂产量高达16.1mg H₂O₂/cm²,而相同条件下传统气体扩散电极仅为7.16mg H₂O₂/cm².通过考察不同因素对阴极产H₂O₂影响可知：酸性条件更有利于产H₂O₂;电流从200mA提高到250mA,其H₂O₂产量从250mg/L提高到450mg/L,但是继续提高电流时（250~300mA）,H₂O₂并没有明显增加.将3D-GDE电极应用于电芬顿对实际焦化废水处理,在最适宜条件下,可以实现对焦化废水有效矿化（4h电解后高达80%）,其降解过程中三维荧光指纹分析也直接证明了该体系的高效性.Microtox毒性实验表明,3D-GDE电芬顿体系可以有效的降低焦化废水体系的毒性,其最低能耗为0.9kW·h/g TOC.     

气体扩散电极制备及其对苯酚降解效果的研究

以质量比9∶1的活性炭和乙炔黑制备气体扩散电极,着重研究电流密度、pH值、曝气量等因素对H2O2产生量的影响.结果表明:pH值在较大范围内均适用;电流密度控制在50～75 mA/cm2,曝气量确定为5 L/min时,反应产生H2O2较多.另外,利用该气体扩散电极做阴极,石墨电极做阳极,以Na2SO4为电解质,研究了电解时间、电流密度、pH值、初始苯酚浓度、曝气量等因素对苯酚降解效果的影响.结果表明:在电流密度为75 mA/cm2、曝气量为5 L/min、初始pH=3的条件下,当苯酚的初始浓度为80 mg/L时,1 h后其去除率达77%.     

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.     

Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极的制备及降解不同污染物性能研究

采用溶胶凝胶法和电沉积法分别制备了Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极的中间层和表面活性层,并通过XRD和SEM对电极的中间层和表面活性层进行了相关表征.结果表明,制得的电极表面为β型PbO2,表面形貌均匀致密.同时,采用线性伏安扫描和交流阻抗测试对电极的电化学性能进行了测试.结果表明,电解液中污染物的存在可提高电极的析氧电位,中间层的制备可以有效提高电极的催化性能.另外,通过测定电极对苯酚、靛蓝胭脂红、甲基橙3种不同类型污染物的去除率、COD去除率,研究了该电极对不同类型有机物的降解规律.结果表明,在相同条件下该电极对靛蓝胭脂红的去除速率较高且所需电压最低,降解1 h时靛蓝胭脂红去除率即达100%,甲基橙降解3 h时其COD去除率高达55%.     

H2O2存在条件下冰相中苯酚的光化学转化

研究了在125W高压汞灯照射下,低温(-14～-12℃)反应装置中H2O2存在条件下冰相中苯酚的光转化反应,考察r冰相中苯酚光转化的影响因素以及光转化动力学过程.结果表明,冰相中苯酚光转化速率随着光强和H2O2初始浓度的增加而加快,随着苯酚初始浓度的增加而减慢;强酸条件促进了苯酚的光转化;苯酚的光解速率符合一级动力学模式.苯酚光解产物的GC-MS和LC-MS分析表明,苯酚在光解过程巾主要发乍了羟基化反应和偶联反应.     

O3/H2O2氧化降解环嗪酮研究

利用环嗪酮的拟一级氧化速率常数考察O₃/H₂O₂体系对环嗪酮的去除效果,探讨了最佳反应条件及反应过程中过氧化氢的消耗情况,并利用IC、HPLC/MS和GC/MS等技术分析了氧化产物,对其降解途径进行了初步研究.结果表明:环嗪酮初始浓度为3mg·L^-1、温度25 ℃、O₃投量13 mg·L^-1、H₂O₂/O₃物质的量比0.5、pH为 8~9时,环嗪酮降解速率常数达0.075 min^-1;自来水中的无机离子和微量有机物对环嗪酮的氧化有一定的促进作用,反应过程中H₂O₂的消耗和环嗪酮的降解规律一致,HCO₃^-对环嗪酮的去除有明显的抑制作用,说明对环嗪酮的降解主要是羟基自由基的贡献;色谱质谱分析表明,环嗪酮的氧化经历脱甲基过程,生成的NO₃^-与去除的环嗪酮的物质的量比表明三嗪环已被打开,最终被矿化为NO₃^-、H₂O和CO₂等无机产物.     

HPLC法分析苯酚超声/H2O2降解机理

利用超声/H2O2协同作用生成氧化能力极强的羟基自由基(.OH)降解苯酚。确定高效液相色谱分析的适宜条件为室温,检测波长277 nm,流动相配比55/45(V甲醇/水),流速为0.5 mL/min,测得各物质的回收率在95.2%100.3%之间,证明高效液相色谱法是测定苯酚及其中间产物的一种有效的分析方法。HPLC法分析苯酚的降解过程首先是由羟基自由基攻击苯环,生成对苯二酚、邻苯二酚,然后继续羟基化,生成顺丁烯二酸,进一步氧化,最终生成二氧化碳和水。     

苯酚在Ti/RuO_2-IrO_2电极上的电化学氧化研究

采用T i/RuO2-IrO2电极做阳极,以不锈钢为阴极在不同条件(pH、电流密度、C l-初始浓度、苯酚初始浓度)下电解处理人工合成苯酚废水。实验结果表明:在电流密度较大、废水pH为中性、苯酚初始浓度较大的条件下电解废水,有利于苯酚的降解。当向废水中加入C l-时,可使废水中苯酚得到有效的降解,但若条件控制不好,会生成毒性更强的物质。     

用于降解4-氯酚的载钯碳纳米管催化电极研究

采用不同体积分数的硝酸溶液（8%、15%、20%、68%）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行预处理,使用甲醛还原方法制备出Pd/MWNTs催化剂,利用Boehm滴定法、红外光谱分析、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及循环伏安曲线（CV）对催化剂进行表征分析,并制备成Pd/MWNTs催化阴极,在隔膜电解体系中...     

一种新型石墨电极的制备及其对苯酚的去除

为了探索一种对有机废水处理有效、廉价、来源广泛、环境友好的电极,以石墨、环氧树脂、固化剂和丙酮为原料,研究制备了一种新型石墨电极 (NGE). 分别采用热水浸泡、乙醇溶液回流、丙酮回流、超声-丙酮回流以及电化学法对制备的石墨电极进行预处理,前三者效果较差,超声-丙酮回流可改善处理效果,但不够理想,电化学法可取得满意的效果.苯酚降解的UV光谱分析表明,尽管商品石墨电极 (CGE) 比NGE具有更高的苯酚氧化效率,但其电解液积累大量的苯醌,而NGE电解液中苯醌积累量少,并且电解过程中逐渐降低. NGE比CGE具有更好的TOC去除效果,两者TOC去除率分别为40%和31%. SEM分析结果表明,CGE被严重腐蚀,NGE无明显变化,表现出良好的稳定性.     

双氧水强化微电解法模拟降解苯酚的研究

苯酚是最简单的有机模型化合物,对其进行降解试验有助于了解微电解作用机理,为含酚废水的治理提供试验方法及工艺参数。试验得出最佳工艺为:当进水pH=3,H2O2加入量为0.1％,反应时间10 min时,出水TOC去除率>90％。发现进水中H2O2的加入对微电解法具有明显的强化作用,对作用机理进行了探讨。     

催化湿式过氧化氢氧化苯酚的诱导期研究

针对诱导期发生机制及影响因素尚不清楚问题,采用自制化学反应装置和批动力学试验方法,研究了黏土基催化剂催化过氧化氢（H₂O₂）氧化苯酚过程中诱导期发生的原因及其关键影响因子。结果表明：H₂O₂扩散或吸附到催化剂金属活性位及随后的表面修饰（通过≡Fe（III）还原到≡Fe（II）降低pH）共同决定了诱导期;Fermi’s方程能很好地拟合苯酚氧化过程（R²>0.99）;反应温度和溶液pH强烈影响诱导时间（t_I）,随温度增加和pH降低,t_I分别从59和129 min降到22和0 min（没有诱导期）,而催化剂与H₂O₂用量对t_I的影响相对较小,随催化剂和H₂O₂浓度增加,t_I分别从69和75 min降到32和52 min。尽管诱导时间可通过调整反应参数缩短或消除,但考虑到成本和环境风险,在用黏土基催化剂处理实际含酚废水时应采纳适宜的反应条件：H₂O₂和苯酚质量浓度摩尔比为15,催化剂浓度为0.8~1.0
g/L,温度为30~40 °C,介质pH（不调整）,反应时间为2 h。     

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.     

氢氧直接合成过氧化氢反应研究进展

重要化工原料过氧化氢的绿色、高效、安全制备工艺一直是研究热点之一。由氢气和氧气直接化合制备过氧化氢法(DSHP)具有过程简单、成本低等优点,受到了广泛关注。本文从原子层面反应机理、催化剂中贵金属的选取和复配效应、载体的组成和空间构型、反应介质的组成以及反应器中的流动控制等5个方面,总结近十年在利用微反应器实现DSHP反应方面的进展,并对该工艺的发展方向做出展望。     

水力空化强化H2O2氧化降解水中苯酚的研究

采用水力空化强化H₂O₂降解水中苯酚,考察入口压力,ρ(H₂O₂)和溶解气体等因素对苯酚降解的影响;比较了水力空化方法和超声空化方法降解水中苯酚的能耗效率.研究表明:苯酚降解率随着入口压力的增大而增大,入口压力从1.0×105 Pa增大到3.5×105 Pa时,相应地苯酚降解率从17.6%增加到47.6%;在一定条件下,ρ(H₂O₂)有一个最佳值;不同的溶解气体对苯酚降解效果的影响不同,O₂的效果比N₂好.分析ρ(H₂O₂)和溶解气体对苯酚降解效果的影响及苯酚降解中间产物的分布表明,羟基自由基的产生是苯酚降解的主要原因,水力空化的能量利用率是超声空化的5.4倍.      

过氧化氢加Fe~(3+)作催化剂处理含酚废水的研究

采用H_2O_2/Fe~(3+)对合酚废水进行了催化氧化的研究。对于溶液pH值、过氧化氢浓度、铁离子浓度与酚、COD、TOC去除的关系作了探讨。结果表明,在酸性pH值范围内,Fe~(3+)作催化剂可获得不低于Fe~(2+)作催化剂时的催化活性,对酚、COD和TOC都有较好的去除率。而在初始pH=7时,Fe~(3+)作催化剂的反应活性明显降低。自动连续控制溶液pH=7.0±0.2时,无论是高铁或低铁离子都大幅度降低其反应活性。同时也证实,低浓度铁离子不论是Fe~(3+)或Fe~(2+)也都降低其催化反应活性。