【摘 要】
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随着我国工业化进程地加快,大量有机废水对环境污染日益严重,冶金行业的焦化废水属于典型的有机废水。该类废水成分复杂、COD和有毒物质含量高、p H变化范围大,传统的生化处理方法无法有效处理。近年来,Ti/Sn O2-Sb电极材料以较高析氧电位和良好电催化活性在电化学氧化水处理领域引起研究者的极大关注。Ti/Sn O2-Sb电极涂层和基材之间的粘附性差,易脱落,使用寿命短等缺点限制了其工业应用。针对这
【基金项目】
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横向项目“兰炭生产废水循环利用”
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随着我国工业化进程地加快,大量有机废水对环境污染日益严重,冶金行业的焦化废水属于典型的有机废水。该类废水成分复杂、COD和有毒物质含量高、p H变化范围大,传统的生化处理方法无法有效处理。近年来,Ti/Sn O2-Sb电极材料以较高析氧电位和良好电催化活性在电化学氧化水处理领域引起研究者的极大关注。Ti/Sn O2-Sb电极涂层和基材之间的粘附性差,易脱落,使用寿命短等缺点限制了其工业应用。针对这些难题,本文在前期研究的稀土La掺杂钛基体二氧化锡电极的基础上,利用溶胶凝胶法制备了Ce-Mn和Fe-Mn两种复合中间层,并通过不同Ce-Mn和Fe-Mn复合中间层与单一Mn中间层以及无中间层的Ti/Sn O2-Sb-La电极表面形貌、晶体结构、电化学性能和电极使用寿命的对比。最后利用所制备的电极将苯酚作为模拟焦化废水中的污染物进行处理,进一步评估各种电极电催化活性的过程,以揭示复合中间层对电极性能的影响机理。研究结果表明,引入Fe-Mn和Ce-Mn复合中间层以及Mn单一中间层后,一方面可以明显地减少电极表面的裂缝,使得电极表面更加均匀致密,另一方面显著地增加电极涂层整体厚度,使得电极表面活性物质负载量增大,从而提高电极的稳定性。其中,添加Ce-Mn复合中间层后不仅可以细化电极表面活性层中的Sn O2晶粒,而且也能提高吸附氧Oads含量使得电极表面能产生更多的羟基自由基。此外,也能使得电极析氧电位提高、反应电阻(Rct)和氧化膜电阻（Rf）降低以及电极施主密度（ND）的增加,这些都提高了电极的电化学性能和电催化活性。电极对苯酚模拟废水的电催化氧化降解能力也有所增强,120min处理后苯酚去除效率最高可达到88.8%,COD去除效率最大可达到77.92%;该电极在降解苯酚时不仅槽电压变化最为稳定而且保持最低值4.3V,同时其电极强化寿命可达85min,是无中间层电极寿命的5倍多。进一步考察了不同比例的Ce-Mn复合中间层对电极性能的影响研究。研究结果表明,随着Ce和Mn比例增大,电极的电化学性能和稳定都有所提高,当Ce和Mn比例为3:1时,电极的性能最佳,表现出优异的电催化活性和良好的稳定性。实验结果为高性能钛基二氧化锡复合中间层的制备及其对电极性能影响机制研究提供了重要的技术基础和理论依据。同时为以焦化废水为典型的有机废水的有效处理提供了新的思路技术支持。
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