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本文研究了一种新型无基体PbO<,2>电极制备工艺,对电极性能进行了全面的考察,并以硝基苯废水为研究对象,对该电极电解处理有机废水的工艺条件和作用机理进行了深入的研究。同时,对该电极的掺杂改性研究作了探讨。研究结果表明:
高压塑片法制备的PbO<,2>电极(SFBP)从根本上解决了涂层PbO<,2>电极的电镀层脱落问题。本研究对SFBP电极进行了性能表征的研究,并对电极的引出线作了探讨。与石墨的对比实验表明:SFBP电极具有良好的电催化活性。对于含0.05 mol/L NaO<,2>SO<,4>,初始浓度240 mg/L的硝基苯溶液,在10 V电压条件下SFBP电极电解5 h后COD<,Cr>去除率可达65%,而石墨电极COD<,Cr>去除率不到35%。
SFBP电极电解硝基苯废水时,电解液的COD<,Cr>去除率随电解时间、外加电压的增加而升高;随着溶液初始浓度从50 mg/L增加到1000 mg/L,电解液的COD<,Cr>去除率先升高而下降,在初始浓度为501.5 mg/L时达到最高值;研究表明,本实验体系中最适宜的电极间距为3 cm;中性条件下电解硝基苯溶液的COD<,Cr>去除率最高,而酸性和碱性条件都不利于硝基苯的电解;各种电解质对SFBP电极电解的影响不同,NaCl体系在电解初期就能有很高的COD<,Cr>去除率,磷酸盐缓冲溶液的体系的电解效果也明显优于Na<,2>SO<,4>体系和KNO<,3>体系。
硝基苯废水在SFBP阳极被降解的主要原因是阳极表面的直接电化学燃烧以及阳极电生·OH的氧化作用;同时,在电解过程中阴极会产生过氧化氢也会参与氧化降解硝基苯。因此,在本研究的实验体系中,硝基苯废水被电解降解的过程是阴阳极电化学共同作用的结果。
本文对塑片PbO<,2>电极的掺杂改性研究作了探讨,制备了掺杂不同配比纳米TiO<,2>的PbO<,2>电极(SFBPT)。研究表明,掺杂适量纳米TiO<,2>的SFBPT电极比SFBP电极具备更优越的电催化性能。对于含0.05 mol/L Na<,2>SO<,4>,初始浓度240 mg/L的硝基苯溶液,10 V电压条件下,掺杂2%纳米TiO<,2>的SFBPT电极电解2 h后COD<,Cr>去除率可达55%,而SFBP电极去除率约35%。同样,在电解处理茜素红废水的过程中,SFBPT电极比SFBP电极亦有更好的脱色效果和COD<,Cr>去除率。
SFBPT电极电催化性能更佳的机理推测是因为TiO<,2>在电解过程中更容易产生·OH参与氧化降解有机物的反应;同时,经掺杂后的PbO<,2>电极比表面积增加,有利于电解降解反应的进行。