酒石酸钾钠的电化学降解研究

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酒石酸钾钠(罗谢尔盐,potassium sodium tartrate,PST)由于其独特的络合性,能够与众多金属离子结合形成稳定的络合物,是电镀工业中常使用的一种羧酸盐类络合剂,无论是在镀前处理、金属材料表面清洁、抛光,还是镀铜、镀镍等中均被广泛应用。但由此形成的金属络合物不能通过传统的物理化学方法去除,导致电镀废液进行沉淀法处理时金属离子无法完全沉淀,难以达到排放标准。因此,基于以上目的,本文采用绿色、清洁的电化学方法,分别探究了电絮凝法和电化学氧化法对PST的去除效果,具体实验内容如下:(1)利用电化学工作站分析PST的电化学性质,并通过对不同浓度PST、及不同扫描速度进行循环伏安扫描,探究PST在电极上的反应特征。结果表明,在支持电解质为0.025mol·L-1Na OH时,PST主要在阳极上发生反应,其氧化产物不能被还原,且对电极有一定的钝化作用。PST在阳极上的反应是受扩散步骤控制的不可逆反应。(2)使用电絮凝法探究Mg、Al、Fe三种金属阳极在不同初始pH的条件下对PST去除的影响。研究结果表明,在初始p H为6时,三种金属阳极对PST电絮凝的去除能力为Fe>Mg>Al;在初始p H为8时,三种金属阳极对PST电絮凝的去除能力为Mg>Fe>Al。PST没有在电极表面发生反应,主要发生了金属阳极的氧化溶解反应,形成金属氢氧化物絮体吸附、絮凝或共沉淀PST。Fe阳极和Mg阳极在实验条件下对PST的去除率均在10%左右,去除效果不理想。PST本身还影响了铝的絮体沉淀反应,使Al(OH)3絮体无法形成。(3)利用自行设计的隔膜电解槽对PST进行电化学氧化降解,首先探究了PST的膜透过性,进而研究不同电压下对PST去除效果的影响,并利用紫外光谱和液相色谱对电解和反向二次电解的样品进行分析,得出电化学氧化PST过程的动力学反应特征。研究结果表明,离子膜选择阴离子交换膜,极板间距为2 cm,支持电解质为0.025 mol·L-1Na OH,电压为15 V(10 A·dm-2)时作为降解PST的优化工艺条件,电解120 min后,可去除90%左右的PST。PST在阳极上的反应符合准一级动力学方程。
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