F-SnO2/GAC粒子电极的制备及其电催化性能的研究

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粒子电极作为三维电极有别于二维电极的重要标志,历来都是三维电极法研究的热点。随着三维电极电催化氧化技术的发展,近年来越来越多的研究者将关注的热点转向粒子电极材料方面的研究,高催化活性、良好的导电性、较强的吸附性、高稳定性粒子电极材料的研发是电催化氧化技术研究的发展方向。本文以颗粒活性炭(GAC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备了经F-掺杂改性的F-SnO2/GAC粒子电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安曲线(CV)对粒子电极进行了表征。结果表明:经500℃煅烧2h,掺杂量为nF:nSn=1:10的F-SnO2/GAC粒子电极电催化活性最佳。本文继续研究了F-SnO2/GAC粒子电极对不同种偶氮类染料(阴离子染料:活性艳红X-3B;阳离子染料:罗丹明B)的降解效能,并优化了三维电极反应器的运行条件。实验表明,当反应体系的初始p H为3、槽电压为9V、电解质Na2SO4浓度为0.1mol/L、粒子电极添加量为30g时,三维电极反应器对偶氮类染料废水的降解效果最好。处理60min时,活性艳红X-3B和罗丹明B的脱色率分别达到了98.5%、96%,COD去除率分别达到了68.7%、75.2%。本文进一步以天津某公司生产种衣剂过程中产生的实际废水为处理对象,验证填充有F-SnO2/GAC粒子的连续流三维电极反应器处理实际废水的可行性。实验分析了不同水力停留时间下对种衣剂生产废水COD去除的影响。结果表明:在连续100min的电解实验中,当水力停留时间为10min时,连续流三维电极反应器获得了最佳的处理效果和最低的能耗。并通过电子自旋共振技术(ESR)揭示了三维电极体系主要是通过羟基自由基(·OH)的间接氧化来实现对污染物的去除。
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