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-.     

管式电化学反应器中试处理高浓度含氰废水与经济分析

基于对高浓度含氰废水处理的重大需求和现有破氰技术的共性缺点,采用管式电化学反应器工艺对西部某化工厂生产过程的高浓度含氰废水进行预处理的中试研究,并与次钠氯碱法和ClO₂氧化法进行了对比。以Ti/RuO₂为阳极的管式电化学反应器相比于其他工艺有最佳的处理效果,在20 mA·cm⁻²处理4 h后,对废水中TCN、COD和间苯二腈的去除率分别可以达到81.74%、57.71%和81.33%,长期运行效果也处于最佳。此外,尽管管式电化学反应器的建设成本较高,单位能耗高,但由于该工艺无需加药,其运行成本低廉,仅为次钠氯碱法的13.10%,故总体运行成本较低。同时,还对管式电化学反应器的运行过程进行了参数优化及机理探究。在综合考虑建设、运行和折旧,管式电化学反应器具有良好的应用前景。     

泡沫铜气体扩散电极处理活性艳红废水

采用铜基泡沫材料作为阴极,并根据泡沫材料电阻小、强度高、孔隙多的特点设计气体扩散电极,开发了一套基于铜基泡沫材料的气体扩散电解废水处理方法.实验结果表明,该方法在电解电压仅为1.65 V时,120 min内原位生成14.29 mg·L-1的H2O2.采用该系统对活性艳红废水进行降解,结果表明其在电解电压为2 V时即可快速高效地降解活性艳红X-3B模拟染料废水,120 min内模拟废水色度去除率达96.19%,色度被快速消除.UV-Vis与LC-TOF MS检测结果表明,降解过程中,萘环、三嗪结构及较稳定的苯环均被同步快速降解.该方法所需降解电压较低,只有2 V,而普通电解方法通常需8—25 V,能耗显著下降.这种低电压气体扩散电极电解不仅极大地抑制了水的无效电解,由于产生了·OH,还能维持相对高的有效氧化还原电位,高效降解污染物,是一种高效低耗的电化学水处理方法.     

电化学氢化物发生法处理含锑废水及对锑的回收

采用电化学氢化物发生法对模拟含锑废水进行处理,锑与水电解产生的氢形成氢化物从溶液中脱除,而后收集并加热分解锑化氢得到金属锑.实验表明,在酸性条件下对Sb(Ⅲ)去除效果较好,p H=4时去除率为76.1%.Sb(Ⅲ)与电解水产生的氢结合形成锑化氢从溶液中逸出是溶液中锑去除的最主要途径(回收率为66.2%),电沉积和吸附也对锑的去除做出少量贡献.Sb(Ⅴ)须预还原为Sb(Ⅲ)再氢化进行去除.试用了铅、石墨、钨这3种电解阴极材料,铅电极处理效果最佳.     

军绿有机涂层和金属漆涂层全浸泡下的腐蚀行为对比研究

目的针对车辆装备长期在高盐雾、高湿热、高日照等恶劣的气候环境下使用,会受到腐蚀影响的现状,探究现役军用有机涂层防护性能。方法采用电化学阻抗谱技术研究军绿有机涂层和金属漆涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,分析这两种涂层在浸泡期间的电化学阻抗谱特征,通过拟合等效电路得到涂层电阻R_c和涂层电容C_c,并用这两个电化学参数评价军绿有机涂层和金属漆涂层的耐蚀性能。结果军绿有机涂层抗腐蚀介质渗透能力很强,而金属漆涂层抗腐蚀介质渗透能力稍弱。结论两种涂层都表现出很好的防护性能,且金属漆涂层在腐蚀后期的防护性能要优于军绿有机涂层。     

有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金修饰电极的制备及其对邻苯二酚、对苯二酚的检测响应研究

通过化学还原的方法合成有序介孔碳负载纳米金粒子,并构筑有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰玻碳电极;利用扫描电镜观察介孔碳和介孔碳复合膜的微观结构,并用循环伏安法、电化学阻抗谱表征自组装电极的过程.在此基础上用差分脉冲伏安法研究对苯二酚和邻苯二酚混合物在该电极上的电催化氧化,研制了一种基于有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰电极分别检测对苯二酚和邻苯二酚的传感器.在最优的实验条件下,该传感器在对苯二酚和邻苯二酚浓度为1×10-6～8×10-4mol·L-1的范围内具有良好的线性关系,检出限分别为3×10-7mol·L-1、7×10-7mol·L-1.     

Electrochemical and spectroscopic characteristics of dissolved organic matter in a forest soil profile

Dissolved organic matter （DOM） represents one of the most mobile and reactive organic compounds in ecosystem and plays an important role in the fate and transport of soil organic pollutants, nutrient cycling and more importantly global climate change. Electrochemical methods were first employed to evaluate DOM redox properties, and spectroscopic approaches were utilized to obtain information concerning its composition and structure. DOM was extracted from a forest soil profile with five horizons. Differential pulse voltammetry indicated that there were more redox-active moieties in the DOM from upper horizons than in that from lower horizons. Cyclic voltammetry further showed that these moieties were reversible in electron transfer. Chronoamperometry was employed to quantify the electron transfer capacity of DOM, including electron acceptor capacity and electron donor capacity, both of which decreased sharply with increasing depth. FT-IR, UV-Vis and fluorescence spectra results suggested that DOM from the upper horizons was enriched with aromatic and humic structures while that from the lower horizons was rich in aliphatic carbon, which supported the findings obtained by electrochemical approaches. Electrochemical approaches combined with spectroscopic methods were applied to evaluate the characteristics of DOM extracted along a forest soil profile. The electrochemical properties of DOM, which can be rapidly and simply obtained, provide insight into the migration and transformation of DOM along a soil profile and will aid in better understanding of the biogeochemical role of DOM in natural environments.     

基于单片机的低成本硫化氢监测系统设计

设计了一款基于单片机AT89S52的低成本硫化氢监测报警系统,介绍了该系统的工作原理和设计方法。硫化氢气体浓度由电化学气体传感器ME4-H2S采集,电流信号经I/V转换后送单片机处理并通过LCD显示当前浓度,通过与设定标准浓度进行比较,继而判断是否发出报警。仿真测试表明,该系统结构简单,工作可靠,指示灯颜色显示三级不同警报,可以应用于高温沙漠、下水道、石油天然气钻井作业等恶劣气候、恶劣环境场合。     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

几种牺牲阳极在干湿交替条件下的自放电行为比较

模拟海水与空气的干湿交替条件,对四种海船常用牺牲阳极的自放电行为进行了研究。通过测定工作电位、发生电流、溶解性能、溶解产物成分,分析了四种牺牲阳极在经历不同间浸工作周期后的电化学性能,特别是再活化性能。结果表明:在干湿交替条件下,Zn-Al-Cd阳极的电化学性能降低幅度最大,Al-Zn-In-Cd阳极次之,它们均不适合在此环境中使用;Al-Zn-In-Mg-Ti的电化学性能比前两者好,Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn则最适合作为干湿交替环境中的牺牲阳极。