PbO2/Ti-电芬顿法降解水溶液中碱性染料的研究

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碱性染料因着色能力强、染色效果好等优点得到广泛应用,但其毒性大且采用生化法难以彻底去除;电芬顿(EF)法作为一种高效、简便、无二次污染的绿色处理方法受到广泛关注;影响电芬顿技术的关键因素之一是阳极材料,其中,PbO2/Ti电极以制备简单、化学性质稳定、成本低廉以及导电性能好等特点得到了更多的研究。论文基于电芬顿法,以PbO2/Ti为阳极,对碱性染料嫩黄O和孔雀石绿的降解进行了研究,取得的研究成果如下:(1)通过电沉积法制备PbO2/Ti电极并进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)表征和理化性能的探究;探究PbO2/Ti-均相电芬顿法在不同工艺条件下对碱性嫩黄O废水去除率的影响。研究表明,PbO2/Ti电极镀层表面均匀、晶粒间连接紧密、PbO2能有效地电沉积在基体表面上;电极析氧电位较高,产生羟基自由基(·OH)能力强,具有良好的稳定性,使用寿命可达35个小时。当电流密度10.0 m A/cm~2、初始p H值3.0、碱性嫩黄O初始浓度50 mg/L、七水硫酸亚铁添加量0.22 mmol/L、无水硫酸钠浓度0.050 mol/L、通气量3 L/min、反应时间60min,碱性嫩黄O去除率达到96.05%且降解过程均符合拟一级动力学反应,反应时间180 min后,总有机碳(TOC)去除率达到92.54%、能耗(EC)仅为0.972 k Wh/m~3。因此,PbO2/Ti-均相电芬顿降解碱性嫩黄O废水是一种新型高效的方法。(2)采用黄铁矿渣为催化剂的非均相电芬顿法降解结构更为复杂的孔雀石绿废水,通过SEM、XRD、EDS对黄铁矿渣进行分析表征以及对黄铁矿渣的催化性能进行研究;探究不同工艺条件对孔雀石绿去除率的影响。结果表明:黄铁矿渣表面形貌为长条管状、晶体结构与ɑ-Fe2O3一致,氧元素和铁元素是黄铁矿渣的主要成分,实验证明黄铁矿渣表面丰富的铁物种可有效催化过氧化氢(H2O2)产生·OH。在孔雀石绿浓度50 mg/L、电流密度5.0 m A/cm~2,p H在酸性到中性范围内,黄铁矿渣添加量0.12 g/L,通气量3 L/min的条件下,对孔雀石绿有良好的降解效果。反应240min后,TOC去除率达到97.70%,降解过程中矿化电流效率(MCE)由8.475%降低到0.392%,能耗1.942 k Wh/m~3。与均相电芬顿法处理孔雀石绿相比,TOC去除率提高了9.270%,能耗降低了0.610 k Wh/m~3;综上,黄铁矿渣为催化剂的非均相电芬顿技术有着广阔的应用前景。
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