新型二氧化铅电极性能及掺杂机理研究

利用热分解-电镀法制备了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2阳极(Ti/PTFE-F--β-PbO2)处理对甲基苯磺酸(p-TSA),确定了初始pH值为2、P-TSA初始质量浓度500 mg·L-1和电流密度30 mA·cm-2是该种电极催化氧化p-TSA的优化操作工艺条件.在优化工艺条件下,Ti/PTFE-F--β-PbO2电极3h内的p-TSA降解率达到94.46％,TOC降解率达到了36.43％.结合SEM和XRD分析表征,探讨了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2电极的掺杂机理,为该电极用于化工废水污染控制提供技术支撑.     

电化学催化氧化法降解水中甲基橙的研究

采用电沉积-热解氧化法制备了含有中间层SnO2+Sb2O3的钛基体二氧化铅电极(Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2),以甲基橙水溶液为模拟废水,研究了所制备的电极对其所具有的电催化氧化脱色性能。考察了电极制备条件对电极催化性能的影响,同时对甲基橙脱色降解实验条件进行了优化。用该电极对含60mg/L甲基橙的模拟废水处理2h,脱色率可达到82.21%,COD去除率为76.75%。     

钛基β-PbO2阳极催化性能及氧化机理研究

采用提拉法和电沉积法制作Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2阳极,通过SEM扫描、XRD分析和极化曲线测定表征具有良好结构和催化性能。利用该电极氧化靛红水溶液,表征Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2电极氧化机理,阳极氧化以[·OH]氧化有机物,次级氧化以阳极生成的活性相对差、寿命较长的H2O2,O3氧化有机物。Ti／SnO2＋Sb2O3／β-PbO2阳极氧化有机物是湿式氧化费用的30％～50％,具有广泛应用前景。     

La/Ce掺杂钛基二氧化铅电极的制备及电催化性能研究

采用电沉积法制备了稀土La、Ce改性的钛基二氧化铅(Ti/PbO2)电极.利用SEM和XRD分析了电极的表面形貌和晶体结构,结果表明,稀土La、Ce掺杂后改变了电极表面的微观结构和晶面取向,使电极表面变得更加致密、均匀;用LS和CV测试了电极的电化学性能,分析表明,稀土La、Ce的掺杂提高了电极的析氧过电位和峰电流密度,改善了电极的催化性能.用所制备的不同掺杂量下的改性电极降解亚甲基蓝模拟染料废水(methylene blue,MB),结果表明,当La、Ce掺杂量分别为8.0g.L-1和5.0 g.L-1时,电极对MB及其COD的去除率达到最佳,分别为83.85%、79.95%和79.18%、76.21%,显示了良好的去除效果和催化性能,并在此基础上进一步分析了MB可能的降解路径和机制.     

三维电极电化学氧化酚醛树脂生产废水

采用刷涂法和阳极电沉积法制备Ti/SnO2+Sb2O3/β-PbO2阳极,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站分析和表征,具有良好表面结构和催化活性;电化学氧化槽内充填铁碳粒子电极形成三电极氧化系统.利用该系统电化学氧化酚醛树脂实际生产废水,研究氧化参数的变化对甲醛、苯酚和化学耗氧量(CODCr)降解效果的影响,包括电流密度、氧化时间和水溶液初始pH值.电化学氧化过程符合一级动力学.在生产废水中苯酚质量浓度为350 mg/L、甲醛质量浓度为1 800 mg/L,电流密度25 mA/cm3,电化学氧化时间300 min时,甲醛、苯酚和CODCr去除率分别达到96.5%,86.9%和94.7%.     

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%.     

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。     

电化学氧化PFOA阳极材料筛选及其机制研究

全氟辛酸(PFOA)具有环境持久性及内分泌干扰性,传统的生物降解及高级氧化法对PFOA的去除效果微弱.本研究采用电化学氧化法降解PFOA,选取BDD(掺硼金刚石电极)、Pt、Ti、Ti/RuO2、Ti/RuO2-IrO2、Ti/In2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2和Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3这11种阳极材料为备选电极.采用线性扫描伏安法测试析氧电位(OEP),评价11种电极对PFOA的降解效果和脱氟效果,并采用超声-电化学协同方法间接证明PFOA分子在电极表面的直接电子转移是降解反应的第一步.Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2、Ti/SnO2-Sb2O5和BDD对PFOA有较好的电氧化效果,降解率分别是89.8%、89.8%、93.3%和98.0%.Pt、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2和Ti/In2O3对PFOA的电氧化效果微弱,降解率分别是2.1%、2.3%、12.5%和3.1%.而Ti、Ti/RuO2和Ti/RuO2-IrO2对PFOA没有电氧化能力.PFOA分子经过电极表面的直接电化学氧化发生脱羧反应,后经过逐步脱掉CF2单元的循环生成短链的全氟羧酸类化合物C6F13COO-、C5F11COO-、C4F9COO-和C3F7COO-.     

声电氧化处理亚甲基蓝废水的研究

采用电沉积法制备了稀土和氟树脂等共掺杂的新型二氧化铅电极,并用于声电氧化体系中作为阳极处理典型模拟染料废水.考察了声电耦合氧化条件下的协同因子变化,发现PbO2/Ti电极和La-PbO2/Ti电极作阳极时,协同因子分别为1.29、1.36.考察并优化了该氧化镧掺杂电极用于声电氧化体系的作用因素,结果表明,在功率为49.58W/cm2、频率为50Hz、阳极电极为La-PbO2/Ti电极、电流密度为71.43mA/cm2、硫酸钠为14.2g/L的条件下,200mg/L的亚甲基蓝模拟废水经过2h后去除率达到89.51%.通过GC-MS、IC等分析手段检测了中间产物,提出了亚甲基蓝可能的降解途径.     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

Effect of Sb dopant amount on the structure and electrocatalytic capability of Ti/Sb-SnO2 electrodes in the oxidation of 4-chlorophenol

Ti/Sb-SnO_2 anodes were prepared by thermal decomposition to examine the influence',of the amount of Sb dopant on the structure and electrocatalytic capability of the electrodes in the oxidation of 4-chlorophenol.The physicochemical properties of the Sb-SnO_2 coating were markedly influenced by different amounts of Sb dopant.The electrodes,which contained 5% Sb dopant in the coating, presented a much more homogenous surface and much smaller mud-cracks,compared with Ti/Sb-SnO_2 electrodes containing 10% or 15% Sb dopant,which exibited larger mud cracks and pores on the surface.However,the main microstructure remained unchanged with the addition of the Sb dopant.No new crystal phase was observed by X-ray diffraction(XRD).The electrochemical oxidation of 4-chlorophenol on the Ti/SnO_2 electrode with 5% Sb dopant was inclined to electrochemical combustion;while for those containing more Sb dopant,intermediate species were accumulated.The electrodes with 5% Sb dopant showed the highest efficiency in the bulk electrolysis of 4-chlorophenol at a current density of 20 mA/cm~2 for 180 min;and the removal rates of 4-chlorophenol and COD were 51.0% and 48.9%,respectively.     

Photoelectrochemical degradation of Methylene Blue with -PbO2 electrodes driven by visible light irradiation

-PbO2 electrodes were prepared by electro-deposition and characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and linear sweep voltammetry. We confirmed pure -PbO2 crystals were on the electrode and it had a high oxygen evolution potential. The photoactivity and photoelectrochemical (PEC) properties of the -PbO2 electrode were investigated under visible light irradiation ( > 420 nm) for the decolorization of Methylene Blue. Pseudo first-order kinetics parameter (Kapp) for dye decolorization using the -PbO2 electrode achieved 6.71×10?4 min?1 under visible light irradiation, which indicated its excellent visible light-induced photoactivity. The Kapp of the PEC process was as much as 1.41×10?3 min?1 and was 1.71 times that of visible light irradiation or electrolysis even in the presence of the -PbO2 electrode. A significant synergetic effect was observed in the PEC system. We also employed TiO2 modified -PbO2 electrodes in this test, which revealed that the TiO2 immobilized on the -PbO2 electrode inhibited the visible light-induced PEC efficiency despite the amount of TiO2 used for electrode preparation. The -PbO2 electrode was also superior to the dimensionally stable anode (Ti/Ru0:3Ti0:7O2) in visible light-induced photoactivity and PEC efficiency.     

铁促双电极电化学氧化处理丙烯腈生产废水的研究

采用钛基二氧化锡(Ti/SnO₂)和金属铁构成组合阳极,并以石墨为阴极,研究了铁促双电极电化学氧化处理丙烯腈生产废水的效果及反应过程的相关规律.结果表明,与传统电化学氧化相比,采用组合阳极的双电极氧化过程获得了更高的有机物去除率并提高了电流效率.在相同电压下,当不外加H₂O₂时,COD去除率比采用传统电化学氧化提高11.0%～13.8%,电流效率提高8.0%～15.0%,而当外加H₂O₂浓度为2 200　mg·L^-1,且电压为4.0V时,COD去除率达74.6%, TOC去除率达67.9%.随着外加H₂O₂浓度的增加,COD和TOC去除率增加.反应初始阶段H₂O₂浓度较高而Fe²⁺浓度很低,随反应时间延长H₂O₂浓度迅速下降而Fe²⁺浓度则逐渐升高.反应过程中H₂O₂与Fe²⁺浓度变化速率与电压密切相关. H₂O₂初始浓度一定的情况下,阳极通电时间对电流效率影响显著.双电极电化学氧化对丙烯腈生产废水色度也具有良好的去除作用.铁促双电极电化学氧化为有机废水的处理提供了一个新的选择.     

两维紫外吸收光谱解析有机污染物降解动力学过程

通过解析降解反应过程中测得的两维紫外吸收光谱，可较简便地获得有关污染物降解的动力学模型、速率常数等动力学信息。研究结果表明，苯酚在Ti/SnO2 Sb2O3电极上的电催化降解反应是按串连反应动力学模型进行的，降解中必须经历有紫外吸收的芳香中间体生成过程。中间产物的产生和进一步氧化分解的速率在较大程度上决定了电极对有机污染物的电催化降解效率。阴极对整个电催化降解过程影响较小。     

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.     

电-Fenton氧化降解2,4-二氯酚

以气体扩散电极为阴极,以Ti/SnO₂-Sb₂O₅-IrO₂为阳极,构建了电-Fenton氧化系统降解水中2,4-DCP(2,4-二氯酚),在考察气体扩散阴极产生H₂O₂适宜电位基础上,研究了初始 c (Fe2+)和电化学反应时间对2,4-DCP降解的影响以及反应过程中 c (H₂O₂)、 c (Fe2+)和ρ(Cl-)的变化. 结果表明:该方法联合了电-Fenton氧化和钛基氧化物阳极氧化2种作用共同降解2,4-DCP,在阴极电位为-0.7 V、 c (Fe2+)为0.15 mmol/L、反应60 min时,2,4-DCP去除率为89.1%;反应120 min时,2,4-DCP的吸收特征峰完全消失,去除率达到100%;反应240 min时,ρ(TOC)降至9.15 mg/L,去除率达79.4%. 反应体系中ρ(H₂O₂)与ρ(Fe2+)呈负相关. 2,4-DCP被降解后,其苯环上的氯主要以Cl-的形式存在于溶液中.