改性二氧化锡电极电催化氧化水中硝基苯酚的研究

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水中难降解有机污染物(如酚类,芳胺类及农药等)的有效处理,一直是环境工程领域研究的热点和难点。硝基苯酚类物质正是一种具有毒性且难以生物降解的有机污染物,其主要来源为有机合成、炸药、染料等领域。本文对改性SnO-2-电极处理水中硝基苯酚类污染物进行了较系统的研究。用扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)和X射线衍射(X-ray diffract-ion,XRD)对电极材料特性进行了分析;用线性极化曲线、循环伏安、加速寿命实验和羟基自由基、过氧化氢和次氯酸根等氧化剂测定实验考察了改性SnO-2-电极的电催化性能。本实验以Ti/Sb-SnO-2-电极作阳极,以不锈钢电极作阴极来考察电解质浓度、电流密度、温度、pH值等因素对邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,5-二硝基苯酚、2,6-二硝基苯酚和2,4,6-三硝基苯酚降解情况的影响,获得其最佳降解条件。在各物质最佳降解条件下,分别用Ti/Sb-SnO-2-、Ti/Ru-SnO-2-、Ti/Ru-Ce-SnO-2-电极作阳极,不锈钢电极作阴极对其进行降解。在反应体系中,用处理前后化学需氧量(COD)的去除率来表征有机物的矿化程度;用高效液相色谱(HPLC)来测定硝基苯酚浓度的变化。结果表明,Ti/Sb-SnO-2-电极和Ti/Ru-Ce-SnO-2-电极对这七种硝基苯酚均具有较高的矿化度;对降解反应动力学进行研究,表明改性SnO-2-电极对七种目标物的降解过程均符合准一级反应。研究了Ti/Ru-Ce-SnO-2-电极对邻硝基苯酚、间硝基苯酚和对硝基苯酚降解过程中氨氮、硝酸根浓度的变化,探讨了硝基的转化规律;用高效液相色谱(HPLC)定性及定量分析了降解中间产物,初步推断出这三种有机物可能的降解途径。总的来说,Ti/Ru-Ce-SnO-2-电极具有与Ti/Sb-SnO-2-电极一样较高的电催化活性,但其使用寿命却远远高于Ti/Sb-SnO-2-电极。因此,Ti/Ru-Ce-SnO-2-电极具有良好的应用前景。电催化氧化法去除有机污染物将会是一个很有前景的污染控制技术。
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