Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF阳极的制备及其对全氟辛酸降解的研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexinhai
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目前环境中全氟化合物(PFCs)引起的污染现状已经逐渐成为全球性环境问题。鉴于PFCs理化性质稳定、难以被传统生物法或高级氧化降解,关于PFCs的有效降解技术成为了学者们研究的热点。Pb02因为其良好的耐腐蚀性、导电性、化学性质稳定等特性,已经成为一种前景巨大的阳极材料。本文用电沉积方式将疏水性良好的聚偏二氟乙烯(PVDF)修饰二氧化铅阳极表面,获得了镀层不易脱落、析氧电位较高、电化学氧化性能较强的Pb02电极。同时以全氟辛酸(PFOA)作为目标物,探究了不同初始条件对PFOA电化学降解效果的影响。1.运用两种不同的电沉积方式,获得了不同的二氧化铅改性阳极。通过SEM、EDS、XRD等表征手段,在微观层面对电极进行比较,结果表明,高低电流密度作用下,有PVDF掺杂的二氧化铅改性阳极表面生成的Pb02颗粒粒径更加细小,颗粒排列更加致密、均匀,使镀层与基体结合更加牢固;2.线性伏安曲线分析结果显示,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF(1wt%)阳极在32℃0.5mol/L H2SO4溶液中测得的析氧电位为1.78V (vs SCE),高于相同条件下测得的Ti/PbO2阳极析氧电位1.42V (vs SCE);在相同电解质溶液中,恒定电流密度为1A/cm2的条件下,所进行的电极加速寿命实验结果显示,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF(1wt%)阳极的使用寿命为45.75h,高于Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2电极的8.37h和Ti/PbO2电极的2.45h;3.在相同条件下,比较电极对于PFOA溶液的电化学降解规律,发现PFOA在电化学氧化系统中的降解满足为一级动力学规律。在室温、电流密度为40mA/cm2,磁力搅拌速率为1300r/min的条件下,Ti/PbO2、Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2、 Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF(1.0wt%)电极对于100mg/L PFOA3h的降解效率分别为:53.0%、84.4%、91.8%,溶液TOC去除率分别为:41.5%、44.9%、43.9%,脱氟率为分别为:17.4%、27.8%、31%,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF阳极均表现出较好的降解效果。确定电沉积获得Pb02改性阳极的方法为:电解质溶液为200g/L Pb(NO3)2、0.1mol/L HNO3、0.5g/LNaF的超纯水溶液100mL与0.02g/mLPVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液100mL的混合物,85℃水浴,磁力搅拌转数为1300r/min,前20min用高电流密度(175mA/cm2)、后40min用低电流密度(87.5mA/cm2)作用;4.从溶液初始pH值、电流密度、电极两端电压三方面探究了电解实验操作参数对于PFOA电解效果的影响。实验中发现,室温条件下,溶液初始环境为酸性(pH=3)时,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF(1wt%)电极对于PFOA的降解效率高于中性和碱性环境。随着电流密度和电极两端电压的增加,Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2-PVDF (1wt%)电极对于PFOA的降解效率都有显著提高,但考虑到电极的使用寿命和能耗方面的问题,应当将电流密度和电压控制在30mA/cm2和10V以内。
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