论文部分内容阅读
电氧化技术作为一种环境友好技术,对于处理有毒难生物降解有机废水,具有其他处理方法难以比拟的优越性,呈现了良好的应用前景。然而阳极表面聚合物的形成,导致阳极失活,影响了电化学方法运行的稳定性,制约了电氧化技术在环境工程中的应用。本文以对氯苯酚为模拟污染物,以Pt和β-PbO2阳极材料为研究电极,系统地探讨了电化学氧化过程中阳极失活现象及机理。本文的研究结果无论是对电化学氧化降解技术还是对有机电合成工业,均具有十分重要的意义。
工作中采用线形扫描等电化学方法,系统地考察了各种工艺条件下对氯苯酚在“Ⅰ类”阳极Pt上的电氧化行为,并在此基础上详细地分析了各种工艺条件对电极失活快慢的影响。结果表明,对氯苯酚在Pt电极上的电氧化过程为扩散控制的不可逆反应,高对氯苯酚初始浓度,高pH时电极失活较快;温度,电解质Na2SO4浓度对电极失活快慢影响不大。但支持电解质为NaCl时,高电解质浓度可明显地抑制电极失活。在进行恒电位电解时,当工作电位处于对氯苯酚的氧化电位附近时,电极失活加快;而当工作电位较高时,电极能在较长的时间内保持较好的活性。
在“Ⅱ类”阳极材料的研究过程中,以自制的聚四氟乳液掺杂的含氟二氧化铅(记为β-PbO2)为研究对象,采用线形扫描等电化学方法,系统地研究了对氯苯酚在β-PbO2阳极上的电化学行为,并分析了阳极失活现象。结果表明,本体系中羟基自由基对有机污染物的降解起着主导作用,加入羟基自由基捕获剂Na2CO3,电极失活加快。与电解质Na2SO4相比,NaCl介质中,由于C1-在电氧化极过程中抑制了羟基自由基的形成,加快了电极失活。对常规的工艺条件研究表明,不同工艺条件对β-PbO2电极失活的影响与Pt阳极相似。但β-PbO2电极仅在很狭小的电位区间内出现完全失活现象,显示了良好的稳定性。
最后,为了弄清阳极表面聚合物膜的结构和形成机理,工作中采用拉曼光谱,在线红外,液相色谱-质谱联用等方法详细地分析电极表面聚合物的特性。研究结果表明电极失活的主要原因是由于电极表面聚合物膜的形成,其在电氧化过程中主要通过自由基与底物、自由基与低聚合物的偶合反应而形成,自由基与自由基之间的直接偶合反应在整个过程中仅起辅助作用。