高性能二氧化铅电极的镀制及应用

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作为一种绿色氧化技术,电化学氧化处理方法处理方法在难降解废水的预处理得到了广泛的应用。二氧化铅电极作为一种价廉的不溶性阳极,是电化学氧化降解技术中最常用的阳极材料。本文根据二氧化铅电极的研究和应用现状,对高性能二氧化铅电极的制备作了一些探索性的研究。在第三章,在在陶瓷管基基PTFE-PbO2电极上上电化学氧化法预处理了了酸性印染化工废水。结果表明,在pH=0.85条件下,添加2g·L-1氯化钠支持电解质,电流密度为30mA·cm-2的条件下预处理预处理20min后,COD去除率达到了43.4%,BOD/COD由0.034提高至至0.14。在处理成本相同的条件下,催化臭氧化降解酸性印染化工废水16min后,COD去除率仅仅有有27.7%,BOD/COD由0.034提高至至0.12。考虑到一次性投资和操作的方便性,电化学氧化法在在预处理这类废水时这类废水显然具有更佳的效果,应用前景十分看好。当前,电化学氧化技术的核心问题是高性能阳极材料的研制,而作为性价比较高的二氧化铅电极,对其改性研究就显得十分迫切了。在第四章,为了提高与环境的兼容性,工作,为了提高与环境的兼容性,工改良了二氧化铅的镀液配方,采用氨基磺酸镀液来制备了二氧化铅电极(以下记为Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ)。结果表明:Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极表面更加致密,晶粒高度细化,其物相结构仍为β-PbO2。硫酸钠溶液中的析氧行为研究表明,相比于硝酸镀液制备得到的电极(以下记为Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅱ),Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ具有更高的析氧过电位,这一特性将有利于提高提高电氧化有机物过程中的的电流效率。在9mol·L-1H2SO4中的强化电解寿命测试表明,Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ的强化电极寿命达到1160h,根据经验估算公式,根据经验估算公式式,常规电解条件下其电解寿命可达6.64年。Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ的长寿命可能与其致密的表面结构有关。致密的表面结构可以阻止活性氧向钛基体的迁移,使得镀层更稳定,且不脱落。Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极降解对氯苯酚的结果表明,与Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅱ相比,Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极具有更高的降解效率(约10%),表现出很好的电氧化性能。对电镀制备电镀制备Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极的工艺条件优化结果表明,镀液最优条件为电流密度为0.06A·cm-2,温度为40℃,磁力搅拌速率1300r·cm-2,电沉积时间为1h。在第五章,制备了纳米级二氧化钛掺杂的Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极。在硫酸钠溶液中的析氧行为研究表明,与未掺杂电极相比,掺杂纳米级二氧化钛的Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极具有更高的析氧过电位,更大大的Tafel斜率和交换电流密度(3.41×10-5A·cm-2)。掺杂电极所具有的以上特性有利于延长羟基自由基在电极表面存在的寿命,以提高电氧化降解有机物的电流效率。掺杂电极所具有的以上特殊有利于延长羟基自由基在电极表面存在的寿命,以提高电氧化降解有机物的电流效率。掺杂纳米级二氧化钛的Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极降解对氯苯酚的结果表明,与Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ相比,掺杂纳米级二氧化钛的Ti/PTFE-F-PbO2-Ⅰ电极具有更高的降解效率。
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