电化学工艺处理有机废水的研究进展

综述了目前国内外学者在二维电极和三维电极的开发和改进方面的研究成果,指出了电化学氧化技术和电极材料的主要研究方向和发展趋势.提出为解决电化学水处理技术中提高电催化效率和延长电极寿命的问题,当前研究的主要方向应集中在阳极材料、反应器结构和处理工艺方面.     

蒽醌修饰石墨毡电极预处理头孢合成废水

以钛涂钌电极为阳极、自制蒽醌修饰石墨毡电极为阴极,对头孢合成废水(COD=25 000~30 000 mg/L、ρ(NH3-N)=850~1 300 mg/L、色度为2 300~2 680度)进行了电化学氧化预处理,优化了电解条件,并对电化学体系的动力学和稳定性进行了分析。实验结果表明:蒽醌的存在可改善电化学氧化降解效果;在电解时间50 min、电流密度0.14 A/cm2、Na2SO4浓度0.1 mol/L、极板间距2 cm、初始废水p H 7.0的条件下,废水的COD、色度、NH3-N的去除率分别可达45.3%,66.9%,33.6%;BOD5/COD由处理前的0.27增至0.40,可生化性得到改善;COD、色度、NH3-N的电化学氧化降解过程均近似符合一级动力学方程;且该电化学体系的应用稳定性良好。     

间接电化学降解亚甲基蓝废水的可行性研究

研究以ClO^-／Cl^-作媒介，间接电化学降解亚甲基蓝模拟废水的可行性。结果表明，亚甲基蓝的电化学降解与电极材料、电流密度以及添加剂种类等因素有关。以石墨为阳极，不锈钢为阴极，在无隔膜的烧杯中放置50ml浓度为1000mg/L的亚甲基蓝模拟废水，在室温25℃，pH6．0－8．0，槽电压10V，电流密度30．0mA/cm^2，Cl^-加入量2g/L的条件下，电解60min后，亚甲基蓝溶液的平均消色率达到98．0％，CODcr降解率为97．0％，BOD5降解率为99．0％；用浸涂过MnO2薄膜的石墨棒作阳极可显著加快其消解速率，而用浸涂过CeO2薄膜的石墨棒作阳极对其消解速率无明显的影响。并初步讨论了其降解机理。     

一株产电菌嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)的分离及其产电性能优化

本研究以天津泰达污水处理厂污泥浓缩间的污泥为接种物,启动并运行了微生物燃料电池(MFCs).从富集的阳极生物膜上分离得到了一株纯培养的微生物菌种,命名为P2-A-5.研究发现,菌株P2-A-5的16S rDNA序列与菌株Kocuria rhizophila DC2201具有100%的同源性,结合该菌的形态特征和生理生化实验,将其归属为嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila).通过化学剂处理、底物种类和浓度的优化,进一步提高其在微生物燃料电池中的产电性能.结果表明,菌株K.rhizophila P2-A-5经0.5 mg·L-1溶菌酶处理45 min后,接种到以2.0 g·L-1海藻糖为底物的阳极液中运行MFCs,其功率密度达到314.8 m W·m-2,比优化前(74.9 m W·m-2)提高了320.3%.这是首次对K.rhizophila种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道,其成果对于丰富产电微生物的多样性,挖掘更多具有高电化学活性的微生物菌种,提高其产电性能具有重要的理论意义.     

密封充氢环境条件下固态电化学氢气传感器效应试验研究

目的研究密闭充氢环境下固态电化学氢气传感器效应。方法设计能模拟低氧、低氢和压力变化的密闭充氢环境,并在此环境中进行一系列氢气传感器效应试验,分析、评定试验数据。结果得到了不同环境下氢气、氧气浓度随时间变化的规律,提出固态电化学氢气传感器的有效工作环境,并预测了其在不同贮存环境下的工作寿命。结论密闭充氢环境内压力和温度的变化对固态电化学氢气传感器影响较大,湿度影响较小,注气检定合格的氢气传感器,在密封容器内扩散式检定,不合格率高,检定数据误差大于±5%FS。     

常见金属硫化物电化学反应环境效应及其影响因素分析

金属硫化物矿物作为重要的金属矿产资源之一,在自然界广泛分布并易氧化(电化学反应)引起重金属离子和酸性矿山废水污染的环境效应。本文以黄铁矿和黄铜矿为例全面分析了金属硫化物矿物环境效应产生机制,以及影响金属硫化物矿物电化学反应的各种因素,指出了当前研究存在的不足。这对金属硫化物矿区环境污染的源头控制与修复具有重要的指导意义。     

钛基改性DSA电极氧化法去除水中全氟化合物

为了提高金属氧化物电极(DSA电极)的稳定性及催化活性,实现全氟化合物(PFCs)的高效降解,分别以溶胶涂覆法和电沉积法制备了改性DSA(Ti/SnO_2-ZnO)电极,并用于全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)的电化学降解过程研究.实验分别考察了电流密度、溶液初始pH、 PFOA与PFOS初始浓度对PFCs降解效果的影响.结果表明:两种方法制备的改性DSA电极表面均匀负载了SnO_2-ZnO复合涂层.在二维电极体系中,极板面积约为65.0 cm~2,电流密度为20.0 mA·cm~(-2),极板间距为15.0 mm,电解质为1.30 g·L~(-1)次氯酸钠溶液以及电解时间为150 min时,溶胶涂覆法和电沉积法所制备的Ti/SnO_2-ZnO电极对初始浓度为100 mg·L~(-1)的PFOA和PFOS分别在pH为3.50和6.50时去除效果最佳,分别达到了90.6%、94.6%和91.0%、93.7%;循环使用电极3次,其降解过程均符合准一级反应动力学,且电沉积法制备的电极效果优于溶胶涂敷法,表现出对PFCs类污染物稳定、高效的去除能力.     

温度对镁合金牺牲阳极材料电化学行为的影响研究

目的研究温度对常用镁合金阳极材料MIC、AZ31、AZ63电化学行为的影响。方法根据GB/T 17848—1999,采用四天加速试验法,在25～70℃的人造海水介质中进行阳极电化学性能评价,并观察腐蚀后阳极的宏观腐蚀形貌。采用极化曲线测试技术,研究温度对加速试验前后阳极的极化行为影响。结果随着温度的升高,三种镁阳极的局部腐蚀明显加剧,溶解状态逐渐变得不均匀。随着温度的上升,三种镁阳极的实际电容量和电流效率呈小幅增加趋势,温度的影响不显著。极化曲线显示,镁阳极表现出活化溶解特征,温度升高明显促进了镁阳极的阴极过程,自腐蚀速率逐渐增加。结论在腐蚀初期,温度升高明显促进了镁合金阳极的腐蚀过程,但对镁阳极的电化学性能影响不显著,这可能与后期腐蚀产物生成以及表面状态的变化有关。     

染色残液电化学处理碳素阴极材料性能比较

为实现染色残液的高效处理及废水回用,鉴于染色残液良好的导电性,选用电化学处理技术,以模拟活性红X-3B染色残液为研究对象,在钌铱形稳电极为阳极和合适的电解条件下,比较石墨板、石墨毡、炭毡、ACF（活性炭纤维毡）、碳纤维电极〔CFF（碳纤维布）、CFB（碳纤维刷）〕等碳素阴极材料的电化学处理效能.结果表明:碳素阴极材料可实现染色残液的完全脱色,活性红X-3B的降解过程符合一级反应动力学特征,其中CFF为阴极时COD_Cr去除率达到86.37%,一级动力学反应常数为0.010 3 min-1,是石墨毡（0.007 3 min-1）的1.4倍.相比于石墨板电极,CFB显示出优异的二电子氧还原和产H₂O₂能力,单位面积产H₂O₂的浓度为10.40 μmol/L,是石墨板（1.08 μmol/L）的9.7倍,产生的H₂O₂导致活性红X-3B的降解,30 min内实现完全脱色.循环伏安曲线表明,碳纤维电极（包括CFF和CFB）的析氧电位明显高于其他电极,可有效抑制析氧副反应,提高有机污染物降解过程中的电催化效率,有利于降低能耗.研究显示,碳纤维可作为阴极材料应用于电化学处理染色残液,具有良好的稳定性.      

Pd-Ni/GC电极电化学还原水中三氯甲烷的研究

通过电沉积法在玻碳板(GC)电极上负载钯镍双金属,并利用正交实验对其进行循环伏安(CV)研究. CV结果表明,钯镍双金属比钯、镍单金属具有更大的氢吸附峰值,可以在- 500 mV(以Hg/Hg2SO4 为参比电极)左右获得- 24.83 mA的氢吸附峰.扫描电镜分析(SEM)表明,镍的加入改变了钯颗粒在GC表面的分布形态,钯镍双金属颗粒形貌明显不同于钯、镍单金属颗粒,钯镍双金属颗粒粒径介于钯、镍单金属颗粒粒径之间.实验考察了脱氯电流、脱氯时间对三氯甲烷去除率的影响.三氯甲烷的去除率随脱氯电流的增大而增大,随脱氯时间的延长而提高.在优化条件下制备的Pd-Ni/GC电极在0.5 mA、180 min的脱氯条件下对三氯甲烷的去除率为42.53%.可以推测,随着脱氯时间的继续延长,三氯甲烷去除率可得到进一步提高.