表面活性剂修饰催化电极的制备及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/聚吡咯膜/泡沫镍(palladium/polymeric pyrrolefilm/foam-nickel即Pd/PPy/foam-Ni)电极及一系列表面活性剂(CTAB、SDS、SLS、SDBS)修饰的复合电极—Pd/PPy(CTAB)/foam-Ni电极、Pd/PPy(SDS)/foam-Ni电极、Pd/PPy(SLS)/foam-Ni电极、Pd/PPy(SDBS)/foam-Ni电极、Pd/PPy(CTAB)/Ti电极、Pd/PPy(SDS)/Ti电极、Pd/PPy(SLS)/Ti电极、Pd/PPy(SDBS)/Ti电极,并进行了Pd/PPy/foam-Ni电极、PMPPy(SDBS)/Ti电极及Pd/PPy(CTAB)/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)及电感耦合等离子体原子发射光谱(AES)表征电极性能。以Foam-Ni为基体材料的复合电极的CV表明,表面活性剂的修饰可以改变电极的电化学性能,提高电极的氢吸附能力,且SDBS的修饰使以foam-Ni为基体材料的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。以Foam-Ni为基体材料的复合电极与以Ti网为基体材料的复合电极的CV表明,不同类型的表面活性剂对电极电化学性能的改变不同,且CTAB的修饰使以Ti网为基体材料的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。SEM表明,表面活性剂的修饰改变了电极的催化性能,不同基体材料经过相同的修饰表面形貌不同,相同的基体材料经过不同的修饰表面形貌也不同。AES结果表明,表面活性剂的修饰使电极在保持较高催化性能的同时减少了贵金属Pd的用量。 考察了Pd/PPy/foam-Ni电极、Pd/PPy(SDBS)/Ti电极及Pd/PPy(CTAB)/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,同时考察了三电极的稳定性。并研究Pd/PPy(SDBS)/Ti电极及Pd/PPy(CTAB)/Ti电极脱氯时,初始浓度的改变对脱氯效果的影响。实验结果表明:随着脱氯电流的增大和脱氯时间的延长,2,4-二氯酚的去除率增大,电流效率降低。综合考虑去除率与电流效率确定三电极的最佳脱氯条件。Pd/PPy(SDBS)/Ti与Pd/PPy(CTAB)/Ti电极脱氯时,随着污染物初始浓度的增大,2,4-二氯酚的绝对去除量增大。Pd/PPy/foam-Ni电极具有相对较高的去除率及电流效率,但其稳定性相对较差。而Pd/PPy(SDBS)/Ti与Pd/PPy(CTAB)/Ti电极在具有相对较高的去除率及电流效率的同时也具有很好的稳定性。Pd/PPy(SDBS)/Ti电极重复使用十八次后,2,4-二氯酚的去除率为85.6%,而Pd/PPy(CTAB)/Ti电极重复使用二十次后,2,4-二氯酚的去除率仍高达95.0%。 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-氯酚与4-氯酚,在本实验脱氯时间范围内,Pd/PPy/foam-Ni与Pd/PPy(SDBS)/Ti电极的最终脱氯产物为苯酚,而Pd/PPy(CTAB)/Ti电极的最终脱氯产物包括苯酚及苯酚继续降解物质。2,4-二氯酚的降解是逐步脱氯的过程,且4-位上的C1比2-位上的C1更容易脱除。 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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