论文部分内容阅读
2-[(6-氯-1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十二氟己基)氧基]-1,1,2,2-四氟乙烷磺酸钾(F-53B)是的电镀铬工业中的一种铬雾抑制剂。在我国已经有30多年的使用历史,与其他全氟化合物性质类似,具有环境稳定、难降解性及生物毒性等特性。目前,国内外关于F-53B降解方法的研究极少,仅球磨法、树脂吸附法、氧化法等,但这些方法存在降解时间长、能耗或材料成本高、脱氟率低等问题。电氧化技术是近来环境化学研究的热点,由于具有高效、操作装置简单、氧化去除率高等优点。被尝试用来持久性有机污染物的处理。本研究采用等离子化学沉积法制备掺硼金刚石薄膜电极(BDD),在BDD电极基础上通过均相共沉积法制备BDD/SnO2、BDD/PbO2、BDD/SnO2-F三种不同元素掺杂改性的电极。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对电极的表面形貌、掺杂元素和颗粒晶型进行表征分析。采用交流阻抗(IMP)、电极加速寿命测试、线性扫描伏安法(LSV)和电极接触角对电极的电化学性能进行表征分析。通过对四种电极的表表面性能和电化学性能综合对比分析,筛选高效的BDD/SnO2-F电极用于F-53B的电氧化研究。随后对BDD/SnO2-F电极电氧化降解F-53B的条件进行优化和降解机理分析。分别考察了电极材料、元素掺杂比、煅烧温度、电流密度、电解质、溶液初始pH、初始浓度、降解电压、电解质浓度、电极板间距对F-53B降解率以及脱氟率的影响。结果表明,以BDD/SnO2-F作为阳极时,在Sn:F掺杂比为1:2、煅烧温度为450℃、电流密度为30mA/cm2、溶液初始pH=3、以1.0mol/LNaCl作为电解质、初始浓度为1000mg/L、降解电压为6V、极板间距为0.5cm时,电解30 min,F-53B的降解率高达95.6%。本研究还采用HPLC-MS/MS分析F-53B降解过程中生成的中间产物,解析F-53B电氧化过程的降解机理。还采用电沉积法,通过PVDF改性制备高效的Ti/SnO2-Sb-PVDF电极。通过SEM和ENS对电极的表面形貌和元素掺杂以及原子比重进行分析,发现经PVDF改性的电极表面氧化物颗粒细小均匀掺杂,钛基表面基本被完全覆盖生成致密的电沉积氧化层。对电极的析氧电位、交流阻抗、电极寿命、接触角等电极的电性能进行表征。结果表明通过PVDF改性后电极的析氧电位提高了0.4V,电极寿命从2.79h提高到51h。电极的寿命大大延长。随后利用Ti/SnO2-Sb-PVDF电极对F-53B进行电氧化降解。详细探讨了Ti/SnO2、Ti/SnO2-Sb、Ti/SnO2-Sb-PVDF三种电极中对F-53B的降解分析和一级反应的动力学进行分析。发现Ti/SnO2-Sb-PVDF对与F-53B的降解效率最高,可达89.62%。同时利用Ti/SnO2-Sb-PVDF电极考察了电流密度、初始pH值、电解质电解质、初始浓度、H2O2作用、O3的对F-53B降解率的影响。并利用在不同条件下的电压分析降解氧化电位,结果表明电流密度为25mA/cm2、初始pH=3、10ml/LNaCl O4、初始浓度100mg/L条件下F-53B降解率最高。并通过切线法得知降解的氧化电位为3.8V。