-PbO2电极在对乙酰氨基酚和工业含油废水降解中的应用

通过电沉积法制备了Ti/SnO₂-Sb/PbO₂(-PbO₂)电极，研究了对乙酰氨基酚(PCM)和工业含油废水的电化学降解性能。探究了PCM初始浓度、溶液pH和电流密度等因素对电化学降解效果的影响。结果表明，PCM的电化学降解遵循拟一级动力学，最佳的降解动力学常数和能耗分别为0.0444 min^-1和13.52 Wh/L；降解100 min后，工业含油废水的COD和TOC去除率分别达到了85.66%和87.49%，并且水中含油量从153.26 mg/L降至3.48 mg/L。因此，-PbO₂电极在处理抗生素废水和工业含油废水中具有良好的应用前景。     

TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂）,考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极,对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响,并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构,比表面积为382.08 m²·g^-1,比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1,优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%,循环再生吸附10次后,RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%,循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为,以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。     

黄铜矿颗粒三维电极电化学氧化垃圾渗滤液

以黄铜矿作为颗粒电极和催化剂,系统考察了三维电极-电类Fenton氧化处理垃圾渗滤液的影响因素,初步分析了电化学氧化反应机制。在废水初始p H=10.0、黄铜矿投加质量浓度5 g/L、电流密度为40 m A/cm2、极板间距为2 cm时,反应4.0 h后,垃圾渗滤液COD去除率可高达98.75%,氨氮去除率可达到95.67%。研究结果表明,黄铜矿颗粒三维电极-电类Fenton氧化对垃圾渗滤液具有良好的处理效果。     

原位电生成活性氯氧化降解高氯含氮废水的研究

采用三电极体系探究了Ti/RuO₂-IrO₂、Ti/SnO₂-Sb₂O₃、Ti/Pt、石墨4类电极的电化学性能,考察了不同电极材料、初始pH、初始Cl^-质量浓度、电流密度对生成活性氯浓度的影响。在选取较优的操作条件下电解模拟氨氮废水,结果表明,以Ti/RuO₂-IrO₂电极为阳极,在初始pH为7、初始Cl^-质量浓度为12 500 mg/L、电流密度为100 A/m²的条件下电解120 min氨氮,总氮去除率分别达96.71%、90.44%;活性炭吸附150 min,总氯、余氯去除率分别达到98.43%、98.81%,减小了废水对后续生物处理系统的影响。     

超声强化Ti/RuO_2-IrO_2阳极对焦化废水中有机物的深度降解

以Ti/RuO_2-IrO_2电极为阳极,通过超声-电化学氧化对焦化废水生化出水进行电解处理,探究了电流密度、反应温度、初始pH值等对超声-电化学氧化处理出水中有机物降解程度的影响。结果表明,当电流密度为15 mA/cm²,温度为25℃,pH为7时,超声-电化学氧化处理出水中COD和TOC去除率分别为84.5%和75.0%,比单一使用电化学氧化处理出水COD、TOC去除率分别提高了8.5和6.0个百分点;低温和弱酸性更有利于超声协同电化学反应的高效运行。     

O3/H2O2催化氧化技术深度处理工业园区印染废水

为了获得一种高效低成本处理印染废水的工艺,采用O₃催化氧化、O₃/H₂O₂催化氧化两组氧化体系处理工业园区印染废水并对比处理效果和成本投入,考察反应时间、H₂O₂投加量、O₃气体流量和O₃气体浓度对工业园区印染废水处理效果的影响。结果表明：采用O₃/H₂O₂催化氧化处理工艺,在进水流量为1.2 m³/h、回流量为2.5 m³/h、O₃气体流量为1.0 m³/h、O₃进气浓度为16 g/m³、反应时间为60 min的运行条件下,COD由42.03 mg/L降至30.23 mg/L,去除率为28.08%;UV₂₅₄由0.497 cm^-1降至0.315 cm^-1     

碳毡负载Sn气体扩散电极CO2电化学还原性能

针对CO₂电化学还原中气体扩散电极可强化CO₂的传质,基于碳毡制备了负载锡-石墨烯催化层的新型气体扩散电极,研究了CO₂反应条件、电极厚度、催化剂载量及反应电位对CO₂电化学还原性能的影响。实验结果表明：与溶解态CO₂反应条件相比,采用气相CO₂反应条件电化学还原性能更好;一定范围内增加电极厚度和催化剂载量可以增加气-液-固三相反应界面,提升CO₂电化学还原性能;随着电解电位负移,甲酸产量增加,电流效率先增大后减小;实验中使用厚度为5 mm、载量为5 mg·cm^-2的电极,在-1.8 V（vs Ag/AgCl）条件下进行电化学还原时,平均电流密度为（12.79±1.27） mA·cm^-2,甲酸电流效率达到最佳为41.55%±2.50%。     

Ce-PbO2电极的制备及对苯磺酰胺的电催化降解

采用共沉积法制备了铈改性二氧化铅电极，利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)对电极表面微观结构和形貌进行了表征，同时测试了电极的电化学性能和电催化性能。结果表明：Ce-PbO₂电极表面结构致密，平均晶粒尺寸为17.83 nm，析氧过电位1.62 V(vs. SCE)，强化寿命可达74 h。在苯磺酰胺初始浓度50 mg·L^-1，电流密度40 mA·cm^-2,pH为6的条件下降解120 min后苯磺酰胺模拟废水的去除率为97.68%，化学需氧量(COD)去除率为62.45%。在40 mA·cm^-2的条件下对实际磺胺类废水处理4 h,COD去除率可达75.36%。     

三维多孔泡沫炭电极电催化氧化高氨氮废水的试验研究

采用熔化-起泡-沉降-碳化的方法制备了三维多孔泡沫炭，该材料开孔率高、水体透过性好、导电性优越，相比相同反应条件下的二维传统Ti/IrO₂-RuO₂电极，该材料对氨氮的去除率更高，能耗更低；以三维多孔泡沫炭为阳极电催化氧化去除高氨氮制碱废水，考察了电流密度、强制搅拌和极板间距对氨氮去除率的影响，结果表明提高电流密度、强制搅拌和减少极板间距均有利于提升电催化氧化氨氮的去除率。综合考虑废水处理效果和能耗确定适宜条件为：极板间距为1 cm，强制搅拌，电流密度为20 mA/cm²，电解时间为6 h，此时氨氮的去除率为96%，能耗为31.25 kW·h/m³，三维多孔泡沫炭电极能有效实现电催化氧化高氨氮制碱废水的氨氮去除。     

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu2+性能

以稻壳为原料制备生物炭(稻壳炭),利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为稻壳生物炭(RHC)和改性稻壳生物炭(MRHC)。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。将RHC和MRHC制成电极,测试其电化学性能。结果表明,MRHC孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以颗粒状氧化物形式存在于生物炭表面。与RHC相比,MRHC电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3(乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的MRHC)比表面积为495 m²/g,孔容为0.214 cm³/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其比电容保持率为92.16%。电极在0.9 V、p H为5、Cu²⁺初始质量浓度为100 mg/L条件下,MRHC-0.3对Cu²⁺的电吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V、pH为5、200 mL Cu²⁺初始质量浓度为50 mg/L的条件下,去除率可达63.82%。     

TiO2-SnO2 coated bamboo biochar for electrochemical treatment of coking wastewater

A new type of bamboo biochar (BC) loaded TiO₂-SnO₂ particle electrode was prepared and characterized by SEM, FT-IR, BET and XRD for efficient treatment of the coking wastewater in a three-dimensional electrochemical reaction system(3DERs). The results showed that bamboo biochar had a dense microporous space structure, and a significant amount of Ti-Sn oxides existed on the surface and in the interior of the BC. The removal rates of COD and DOC in coking wastewater reached to 73.96% and 66.72% respectively, and UV₂₅₄ reduced from 6.65 cm^-1 to 3.00 cm^-1 by the electrolysis treatment of 150 min at the current density of 30 mA/cm². The three-dimensional fluorescence spectra indicated that the most of the soluble organic compounds and soluble microbial by-products were degraded and transformed. The addition of Ti and Sn enhanced the efficacy of the electrooxidation, electro-adsorption and electrocatalytic behavior of the BC particle electrodes, which improved the treatment effect on coking wastewater in the 3DERs. In addition, this study provides the possibility of basic research for the engineering practice of electrochemical oxidation treatment of coking wastewater.     

Fe3+-TiO2/AC三维电极处理氨氮模拟废水研究

采用泥浆法制备Fe³⁺-TiO₂/AC复合材料,通过XRD和SEM对复合材料进行表征,以复合材料为粒子电极,石墨板为阴阳极,构建三维电极系统处理氨氮模拟废水,探究电解电压、电解质NaCl浓度、初始pH值及粒子电极投入量对氨氮去除的影响,并应用响应曲面法对处理废水的条件进行优化。结果表明:在电解电压为18 V,电解质NaCl浓度为6.7 g·L^-1,溶液初始pH值为9.00,粒子电极投入量为10.0 g·L^-1时,电解40 min后,氨氮去除率为96.86%。采用响应曲面法优化后,在电解电压为18 V,粒子电极投入量为9.9 g·L^-1,初始pH值为9.10条件下,电解40 min后,氨氮去除率最佳为97.61%。以上研究结论可为氨氮废水的工业处理提供一定的参考。     

炭质吸附剂孔径分布与焦化废水有机组分分离的相关性

选取4种孔隙结构不同的炭质吸附剂木质（A₁）、椰壳（A₂）、煤质（A₃）和焦炭（H）吸附焦化废水中的总有机碳（TOC）成分,考察吸附性能、分子量大小等因素对吸附效果的影响,同时利用傅里叶红外光谱、比表面积及介孔/微孔分析仪对吸附剂进行表征,探究吸附剂表面化学性质和孔径分布对焦化废水吸附差异相关性。结果表明：4种吸附剂表面性质相近,孔隙结构不同是其吸附性能差异的主要因素。比表面积：A₁（1723.59m²/g） > H（1716.19m²/g） > A₂（911.55m²/g） > A₃（505.23m²/g）,平均孔径：A₁（5.14nm） > H（5.02nm） > A₃（3.81nm） > A₂（3.45nm）。Redlich-Peterson吸附等温线方程能更好地拟合吸附数据。分子量分布、UV₂₅₄、SUVA和EEMs说明微孔面积较大的A₁和A₂优先吸附低分子量（< 1000）有机物,A₃和H能够回收高分子量（1000～0.45μm）有机物,降低废水芳香构造化程度。焦化废水TOC中94.29%的有机物分子量小于10000,微孔（< 2nm）和较小中孔（2～10nm）更适合用焦化废水吸附处理。上述研究指出,吸附材料、孔结构与孔径分布、焦化废水性质、有机物分子结构之间存在相关性,通过性质的匹配来实现废水预处理优化的吸附分离工艺。     

反气相色谱法与汉森溶解度参数软件测定原煤的三维溶解度参数

采用反气相色谱法（IGC）研究原煤在温度433.15、443.15、453.15、463.15和473.15 K时的三维溶解度参数（HSP）,并使用外推法得到原煤室温（298.15 K）时HSP的色散力分量（δ_d）、极性力分量（δ_p）、氢键力分量（δ_h）以及校正溶解度参数（δ_t）分别为δ_d=20.83（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.95（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.08（J·cm^-3）^1/2,δ_t=26.44（J·cm^-3）^1/2。同时,采用汉森三维溶解度参数软件（HSPiP）模拟原煤在室温下的HSP,得到δ_d=19.92（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.18（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.47（J·cm^-3）^1/2,δ_t=25.56（J·cm^-3）^1/2。IGC与HSPiP得出的数据一致,研究结果为煤的热力学性质研究及其溶胀剂的选择等应用提供了参考。     

焦化废水处理过程中盐分变化及其影响因素

基于优化工艺单元参数实现原位盐分削减的构思,以广东韶关钢铁厂一期和二期焦化废水处理工程为例,用电导率表征废水中盐分的含量,通过水质和运行参数、投加药剂的种类和浓度讨论工程工艺各单元的电导率变化规律,分析影响盐分变化的因素,再分别从生物降解实验、药剂用量实验、混凝条件实验深入分析生化过程及物化过程水样、泥样中的主要阴离子浓度变化及其对盐分归趋的主要作用途径。研究发现：焦化废水的生化处理工艺与物化处理优化的工艺均能实现盐分浓度的部分削减,过程中,盐分的主要来源是有机物的矿化以及生化过程磷盐和碱的投加所致,此外还有物化过程混凝剂阴离子的引入,盐分的削减包括生化工艺废水中表现为盐分的N、S元素及强电解质C₆H₅O^-转化为非电解质N₂、H₂S、CH₄、CO₂和H₂O以及物化工艺以Fe²⁺与废水中CN^-、S^2-、SCN^-、OH^-、CO₃^2-结合为弱电解质或难溶性盐的混凝沉淀、络合沉淀共同作用的结果,两方面比较,来源量小于削减量,导致废水电导率下降;生化过程之前的有机物特别是难降解有机物的预分离,物化过程的投药量、投药顺序和pH控制的优化均有利于盐分在废水处理工艺中的原位削减。上述结果表明了基于某一性质的焦化废水其工艺原理选择、反应原理与条件优化控制成为了影响水处理过程中盐分变化的重要因素,原位削减盐分对于废水零排放具有重要工程学指导意义     

硫酸法钛白酸解尾渣工艺矿物学特性分析

采用激光粒度仪、XRD、XRF、ICP-AES、SEM-EDS、比重法、筛分法等对硫酸法钛白生产过程中酸解尾渣进行系统的工艺矿物学特性分析,旨在为回收钛资源提供理论指导。研究表明,酸解尾渣表面潮湿,液相约占45%,其中易水解的可溶钛为4.06%(以TiO₂质量分数计);固相中不溶TiO₂干基含量为17.14%,固相颗粒粒径主要分布于1～100 mm,密度为3.21 g·cm^-3,颗粒大小、形状不一,有块状、锥状及团聚絮状。通过筛分实验得知钛矿与其他杂质颗粒的粒径、密度有明显差异,少量120 mm以上颗粒含有石膏,密度约3.41 g·cm^-3;18～75 mm主要为钛铁矿,密度大于3.54 g·cm^-3,钛品位可达26%;18 mm以下颗粒主要为硅泥,密度约2.90 g·cm^-3,易团聚,与水形成黏稠物,难分离。     

改性活性半焦吸附-Fe/C微电解-Fenton联用技术处理焦化废水

采用改性活性半焦吸附-Fe/C微电解-Fenton联用技术处理焦化废水,探究联用技术工艺参数对焦化废水化学需氧量(COD)去除率的影响,结果表明:(1) 针对Fe/C微电解处理焦化废水的最佳操作条件为:pH=3,Fe与C质量比2.0∶1,Fe/C投加量30 g·L^-1,反应时间60 min,反应温度35 ℃;(2) 采用Fe/C微电解-Fenton氧化处理焦化废水最佳操作条件为:过氧化氢投加量25 mL·L^-1,pH=3,Fe与C质量比2.0∶1,Fe/C投加量30 g·L^-1,反应时间8 h。在最佳吸附-Fe/C-Fenton联用工艺条件下操作,对焦化废水COD降解率达到85.23%,COD由199.27 mg·L^-1降至29.43 mg·L^-1。动力学研究表明,动力学方程能很好的拟合Fe/C微电解降解过程。     

Preparation optimization of multilayer-structured SnO2–Sb–Ce/Ti electrode for efficient electrocatalytic oxidation of tetracycline in water

In this study, electrodeposition and thermal decomposition were alternatively used for the fabrication of a series of novel multilayer-structured SnO₂-Sb-Ce/Ti (SSCT) electrodes, and their physiochemical and electrochemical properties were investigated for electrochemical oxidation of tetracycline (TC) in aqueous medium. Experimentally, after the SnO₂-Sb-Ce (SSC) composite was electrodeposited for 120 s on the titanium substrate in aqueous solution, the outer thermal coatings composed of SSC were synthesized by a hydrothermal method. Both influences of electrodeposition time (T_ed) and thermal decomposition time (T_td) were investigated to obtain the optimum preparation. It was found that when increasing T_ed to a certain extent a longer lifetime of electrode can be achieved, which was attributed to a more solid interlayer structure. A notable SSCT_Ted,Ttd electrode, i.e., SSCT_3,10, which was prepared through three times of 120 s' electrodeposition (T_ed=3) and ten times of thermal decomposition (T_td=10) obtained the highest oxygen evolution potential 3.141 V vs. SCE. In this selected electrode, when 10 mg·L^-1 initial TC concentration was added to this wastewater, the highest color removal efficiency and mineralization rate of TC were 72.4% and 41.6%, respectively, with an applied electricity density of 20 mA·cm^-2 and treatment time of 1 h. These results presented here demonstrate that the combined application of electrodeposition and thermal decomposition is effective in realization of enhanced electrocatalytic oxidation activity.     

Pomelo biochar as an electron acceptor to modify graphitic carbon nitride for boosting visible-light-driven photocatalytic degradation of tetracycline

In this study, biochar (BC) derived from pomelo was prepared via a high-temperature calcination method to modify the graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) to synthesize the BC/g-C₃N₄ composite for the degradation of the tetracycline (TC) antibiotic under visible light irradiation. The experimental results exhibit that the optimal feeding weight ratio of biochar/urea is 0.03:1 in BC/g-C₃N₄ composite could show the best photocatalytic activity with the degradation rate of tetracycline is 83% in 100?min irradiation. The improvement of photocatalytic activity is mainly attributed to the following two points: (i) the strong bonding with π-π stacking between BC and g-C₃N₄ make the photogenerated electrons of light-excited g-C₃N₄ transfer to BC, quickly and improve the separation efficiency of carriers; (ii) the introduction of BC reduces the distance for photogenerated electrons to migrate to the surface and increases the specific surface area for providing more active sites. This study provides a sustainable, economical and promising method for the synthesis of photocatalytic materials their application to wastewater treatment.     

微波合成SnO2/活性炭粒子电极及降解4-氯酚

以甘蔗渣为原料,KOH为活化剂,SnCl₄·5H₂O为修饰剂,采用微波法制备了SnO₂/活性炭粒子电极,对其进行了表征,使用线性伏安法和循环伏安法分析了粒子电极的电化学性能,以4-氯酚为目标污染物进行电化学降解实验,对降解机理进行了探讨。结果表明,SnO2成功地负载于粒子电极表面。在微波功率640 W、微波时间15 min、质量分数10%的KOH、质量浓度200 g/L的SnCl₄·5H₂O条件下制备所得粒子电极显示出最高的电子传导系数和最大的电化学活性面积。在以DSA板作阳极,钛板作阴极的三维电极反应器中,电解4-氯酚的质量浓度500 mg/L的模拟废水150 min,4-氯酚去除率达到96.15%。