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三维光电催化氧化是光电协同作用下降解污染物的一种环境友好型技术,它在二维电极基础上,以粒子电极作为反应的第三极,经阳极或粒子表面负载具光电催化性能的物质,在外加光源和电压下对污染物进行降解,较单独电催化体系处理污染物能力更强,且无二次污染。在页岩气开采过程中产生了以聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物为主的含聚污水,存在多次重复利用后聚合物含量高、处理困难等问题。石油加工、炼油等工业生产排出了大量含酚废水,其高浓度、高生物毒性导致废水处理难题大、工艺复杂、成本高。为了人类康健和社会发展,利用高效、绿色方式降解这些难降解废水拥有重要意义。本文在三维电极的基础上,以AC负载具有良好光电催化性的金属氧化物作为粒子电极,并以PAM模拟废水的降解效果为指标,比较了 Ti/AC、Zn/AC、Sn/AC、TiZn/AC、TiSn/AC、ZnSn/AC、TiZnSn/AC粒子电极在三维电极和三维光电体系下处理效果,结果表明TiZnSn/AC粒子在光电协同体系和单独电催化下对PAM的处理效果均比其它粒子更高。优化可得TiZnSn/AC粒子电极的最佳制备条件为,n(ZnSn):n(Ti)为3:7,n(Zn):n(Sn)为 4:1,煅烧温度为 500℃;并利用 SEM、EDS、XRD、XPS 对 TiZnSn/AC粒子的形貌和结构进行了表征。使用电化学工作站对不同粒子AC、Ti/AC、TiZnSn/AC填充下的电化学性质进行测定,通过CV曲线可知TiZnSn/AC粒子具有更大的伏安电荷量,电催化活性最好。由极化曲线可知,其析氧过电位分别为0.62、0.87、0.9V,TiZnSn/AC粒子拥有更高的析氧过电位,电催化活性更高;由电化学阻抗图可知,TiZnSn/AC粒子电阻更小,导电性更佳;通过草酸钛钾分光光度法分别测定AC、Ti/AC、TiZnSn/AC粒子填充下,溶液中产生的H202的量,通过苯甲酸捕获自由基实验间接反应自由基产生量,结果表明负载型粒子下的H202产生量更大,降解能力更强。TiZnSn/AC粒子的自由基产生量最大,氧化能力更强。将TiZnSn/AC粒子电极应用于光电体系下PAM模拟废水和p-NPh模拟废水的降解研究,利用单因素和响应曲面法优化了处理PAM模拟废水的工艺条件,分析了各条件下电化学体系能耗,得到其最佳处理工艺:脉冲频率2400Hz,占空比0.5,粒子加量33g/L、pH为3.0,电流密度17mA/cm~2。利用紫外-可见吸收光谱、GC-MS分析可知,PAM的降解过程主要是直链断裂生成短链羧酸和烷烃类,再进一步降解为小分子最终被完全矿化。将TiZnSn/AC粒子应用于p-NPh模拟废水处理,研究了在不同粒子加量、不同p-NPh浓度、不同pH值和不同电流密度下对其处理效果影响及其降解动力学。根据对硝基苯酚的降解过程的COD值和紫外-可见吸收值的变化可知,在自由基等活性基团作用下,p-NPh经开环逐渐被氧化为小分子物质直至被全部降解。