表面活性剂辅助合成催化电极及2,4-二氯酚的电还原脱氯

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采用电化学沉积方法制备钯-镍/钛(palladium-nickel/titaniuin即Pd-Ni/Ti)和钯-镍/聚吡咯膜/钛(palladium-nickel/polymeric pyrrole film/titanium即Pd-Ni/PPy/Ti)电极及一系列表面活性剂(SDBS、CTAB、SDS、SLS)辅助合成电极-Pd-Ni(SDBS)/Ti电极、Pd-Ni(CTAB)/Ti电极、Pd-Ni(SDS)/Ti电极、Pd-Ni(SLS)/Ti电极、Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极、Pd-Ni(CTAB)/PPy/Ti电极、Pd-Ni(SDS)/PPy/Ti电极、Pd-Ni(SLS)/PPy/Ti电极,并进行了Pd-Ni/Ti电极及Pd-Ni(SDBS)/Ti电极对水中2,4-二氯酚的电化学还原脱氯的研究。   通过循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(AES)表征电极性能。CV结果表明,在电沉积过程中加入表面活性剂SDBS和CTAB可以改变电极的电化学性能,提高电极的氢吸附能力,且利用SDBS辅助合成的Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极具有最大的氢吸附峰电流值,可以推测此电极具有更好的电化学还原脱氯潜能。而表面活性剂SDS和SLS的加入不利于电极氢吸附性能的提高,因为SDS和SLS能与沉积液中的络合物反应,生成不溶物质。SEM表明,SDBS和CTAB的加入改变了电极表面颗粒的沉积形貌,提高了电极的比表面积。EDS和AES结果表明钯镍两种金属成功的沉积到了电极表面。XRD结果表明电极表面形成了钯镍合金,晶形属于面心立方结构。   考察了Pd-Ni/Ti电极及Pd-Ni(SDBS)/Ti电极脱氯时,不同脱氯电流、不同脱氯时间对2,4-二氯酚去除率的影响,同时考察了两电极的稳定性。并研究Pd-Ni/Ti电极及Pd-Ni(SDBS)/Ti电极脱氯时温度对脱氯效果的影响。实验结果表明:Pd-Ni/Ti电极的最佳脱氯条件为脱氯电流5 mA,脱氯时间90 min,在此条件下Pd-Ni/Ti电极对100 mg/L2,4-二氯酚水溶液脱氯90 min后的去除率为100%,电流效率为26.8%;而Pd-Ni(SDBS)/Ti电极的最佳脱氯电流为5 mA,最佳脱氯时间为70 min,此条件下2,4-二氯酚的去除率为100%,电流效率为33.9%。在考察两电极脱氯时的温度影响,我们发现提高温度可以加快2,4-二氯酚的去除。使用Pd-Ni/Ti电极及Pd-Ni(SDBS)/Ti电极在5 mA脱氯电流下的活化能分别为2.98 kJ/mol和1.77 kJ/mol。使用十次后,两电极稳定性依然很好。   脱氯产物分析结果表明,2,4-二氯酚在脱氯过程中的主要中间产物为2-氯酚,在本实验脱氯时间范围内,Pd-Ni/Ti与Pd-Ni(SDBS)/Ti电极的主要脱氯产物为苯酚,而苯酚可以进一步降解。   实验表明,电化学还原法脱除水中氯代有机物在技术上是可行的,可以为水中氯代有机物的去除提供切实可行的技术及相关理论依据。
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