Si/BDD电极在酸/碱电解条件下的电化学氧化性能变化

目的 探究Si/BDD电极在酸性、碱性2种电解条件下的性能变化特征,阐明BDD电极在酸、碱溶液中电化学氧化性能的变化与失效机理。方法 通过HFCVD技术制备Si/BDD电极,分别在1 mol/L H₂SO₄、1 mol/L NaOH溶液中进行加速寿命实验,以活性蓝19(RB-19)模拟染料废水,进行电化学氧化降解实验。使用扫描电子显微镜、拉曼光谱、接触角测试仪、紫外分光光度计及电化学工作站对电极的表面形貌、成分及电化学性能进行表征。结果 在1 mol/L NaOH溶液中,当电解时间为195 h时,电极表面部分区域发生了明显的脱落现象;在1 mol/L H₂SO₄溶液中,当电解时间达到600 h时,电极表面仍未出现明显的脱落现象,电极表面形貌由清晰转为模糊,晶粒尺寸细化,且在晶界处存在明显的腐蚀现象;在酸溶液中,BDD电极对RB-19的降解效果随着电解时间的延长而提高,而在碱溶液中,其降解效果与电解10 h的降解效果基本一致。结论 与酸溶液相比,Si/BDD电极更易在碱溶液中发生腐蚀。     

硼掺杂金刚石厚膜电极对高浓度工业废水的降解实验研究

目的 探索BDD厚膜电极处理高浓度有机废水方案的可行性.方法 利用直流电弧等离子体喷射法制备BDD厚膜电极,对其结构和电化学性能进行表征,并利用BDD厚膜作为电解阳极对高浓度模拟废水(葡萄糖溶液)和实际工业过程产生的橡胶助剂废水进行电化学氧化处理.结果 对电极样品的表征表明,其在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学窗口和析氧电位分别为3.02 V和2.07 V.对模拟废水(葡萄糖溶液)和橡胶助剂工业废水的电化学降解实验表明,BDD厚膜电极对废水中的有机物有很好的去除效果.对于初始COD(化学需氧量)值为18940 mg/L的高浓度葡萄糖溶液,在电解8 h后,COD值的去除率为91.02％.对于初始COD值为18380 mg/L的高浓度橡胶助剂废水,在电解10 h后,COD值的去除率为97.42％.结论 直流电弧等离子体喷射法制备的重掺杂BDD厚膜电极有着较宽的电化学窗口和高的析氧电位,能有效地降低有机溶液的COD值.BDD厚膜电极的最佳工作条件为:在高有机物浓度环境下,为提高降解效率,应选择较高的电流密度.对于高COD值葡萄糖溶液和橡胶助剂废水,最优电流密度为200 mA.在低有机物浓度环境下,为降低能耗,应该选择较低的电流密度.对于低COD值葡萄糖溶液,最优电流密度为50 mA.     

TiO2/BDD复合电极在电化学氧化处理药厂废水中的应用

通过水热法在掺硼金刚石（boron-doped diamond,BDD）薄膜电极表面生长出二氧化钛纳米束,制备出具有光电协同催化功能的TiO₂/BDD复合电极。通过电化学工作站表征该电极的电化学性能,并利用该电极对制药废水进行降解实验。研究结果表明:该复合电极具有宽的电化学势窗,酸性、中性和碱性条件下分别达到3 V、4 V和4 V,析氧过电位均达到2 V以上,同时背景电流低,可逆性良好。复合电极对药厂废水的降解具有显著的效果,可以在630 min的时间内,将实验水样的化学需氧量从7339 mg/L降低到19 mg/L,降解率为99.7%。      

含氟电解液中钛基铱钽氧化物电极的稳定性

目的 分析钛基铱钽氧化物电极在含氟电解液中的应用前景。方法 采用热分解法制备出钛基铱钽氧化物电极,借助扫描电镜分析了氟元素对钛基铱钽氧化物电极表面形貌的影响。应用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗等方法,研究了氟元素对铱钽氧化物电极在硫酸溶液中电催化性能的影响。结果 当溶液中的氟含量高于5 mg/L时,铱钽氧化物电极在2 A/cm2下强化电解72 h后,表面开始出现裂纹,且裂纹尺寸和数量随溶液中氟含量的增加而增加。强化电解72 h下,氟含量低于10 mg/L时,氟对钛基铱钽氧化物电极循环伏安特性的影响较小,但氟含量高于10 mg/L时,电极伏安面积可增大24%。强化电解过程中,氟元素可增加电极的电荷转移电阻,增大电极的析氧电位,降低电极的双电层电容。结论 电解液中的氟元素可加速钛基铱钽氧化物电极的失效。氟元素虽可提高电极表面的粗糙度,改善电催化性能,但活性成分氧化铱的溶解损失更大,导致电极的析氧电催化性能降低。钛基铱钽氧化物电极在氟含量低于5 mg/L的酸性电解液中具有应用前景。     

回用水中杂质离子对锌电解过程中Pb-Ag阳极钝化的影响(英文)

采用线性扫描伏安法研究了回用水中杂质离子对锌电解过程中Pb-Ag阳极钝化的影响。结果表明:回用水中Cl-和F-的存在将会影响电极的钝化过程。当溶液中H2SO4浓度为180g/L,即酸锌比为3.6,Mn2+浓度为3～5g/L,F-浓度小于42mg/L时有利于Pb-Ag阳极钝化;而当溶液中只存在Cl-时,Cl-浓度必须低于13mg/L才不会影响电极的钝化过程;当溶液中同时存在Mn2+和Cl-且锰氯质量比为8时,电极的钝化过程不会受到Cl-的影响,此时溶液中Cl-的含量最高,可以达到625mg/L。     

含Cu-EDTA络合配离子废水的铁碳微电解处理(英文)

为了破坏冶炼废水中重金属有机螯合物,例如Cu-EDTA配离子废水,研究一种破络并预处理的新方法。该方法基于铁碳微电解反应原理,.OH在酸性有氧气存在的条件下产生,并在铁碳表面攻击吸附的有机基团导致螯合物的破坏,从而使铜离子将从有机物中剥离下来,然而EDTA将被.OH降解。研究pH值、温度、微电解反应时间、Fe/C质量比对铜离子脱除率及总有机碳(TOC)残余含量的影响,通过扫描电子显微镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)、红外光谱分析(FTIR)研究处理前、后样品的表面官能团变化及形貌推断铁碳微电解反应的机理。并进行工业条件优化,得到最佳工艺条件:pH值为2,温度为常温,Fe/C质量比≥0.02,时间为60min,有氧气存在。在该条件下TOC浓度为200mg/L、铜离子浓度为60mg/L的废水反应完成后TOC和Cu残余浓度分别减低到40.66和1.718mg/L;羟基自由基降解反应机理合理解释了该实验现象。     

钛基RuOx-PdO电极电催化氧化降解活性艳红K-2BP研究

本文以自制钛基RuOx-PdO电极为阳极,钛片为阴极,NaCl为电解质,研究了活性艳红K-2BP的电催化氧化降解行为.实验结果表明,在pH值为2.0、NaCl浓度为0.02mol/L、电流密度为0.25mA/cm2和室温条件下,20mg/L活性艳红K-2BP经电催化氧化1h,脱色率可以达到99.6%.在本实验条件下,活性艳红K-2BP的脱色降解主要是电生活性氯的间接氧化和钛基RuOx-PdO 电极直接氧化协同作用的结果.作者用钛基RuOx-PdO 电极降解活性艳红K-2BP,其适用性较强,可在较大的温度范围、较宽的染料浓度时达到较好的脱色效果.表明作者自制钛基RuOx-PdO电极具有良好的电催化氧化性能,在降解活性染料方面,有一定的应用前景.     

吸附EDTA活性炭的电化学再生(英文)

采用吸附饱和EDTA的活性炭作为三维电极反应器中的粒子电极,多次使用后采用电化学方法对其再生。通过对吸附饱和EDTA的活性炭和多次电解使用后的活性炭的红外光谱谱图的分析得出,EDTA被活性炭吸附后产生甘氨酸H2NCH2COOH,通过N—H键生成一种永久性占据活性炭活性点的非催化活性缔合物,导致其催化活性消失,降解效率下降。采用电解方法使活性炭再生,得出活性炭的最佳活化条件为:电流100～300mA,溶液电导率1.39mS/cm,pH值6.0～8.0,电解1h可以使活性炭恢复活性,电解后有机物的残余TOC浓度低于10mg/L(初始浓度为200mg/L)。     

电解抛光态690TT合金在顺序溶氢/溶氧的高温高压水中表面氧化膜结构分析

将电解抛光态690TT合金样品在325℃,15.6 MPa,含1500 mg/L B,2.3 mg/L Li,2.5 mg/L H2的高温高压水中连续浸泡720 h后,取出一半样品用于腐蚀产物的分析,其余样品继续在含2.0 mg/L O2的该高温高压水中连续浸泡720 h.采用SEM,GIXRD和TEM分析了在上述2种条件下样品表面生长的氧化膜的微观结构.结果表明,电解抛光态690TT合金在单一溶氢的高温高压水中表面生长的氧化膜具有双层结构:外层是分散的富含Ni和Fe大颗粒氧化物和富含Ni的疏松的针状氧化物;内层是近连续的富含Cr的氧化物;内外层氧化物均具有尖晶石结构.在溶氢/溶氧的溶液中连续浸泡后,样品表面生长的氧化膜也具有双层结构:外层的形貌、化学组成和物相结构与在单一溶氢条件下生长的氧化膜相似,仅针状氧化物的长度明显增加;而氧化膜内层变成了纳米尺寸的Ni O.后期溶解氧扩大了电位-p H图中含Ni的氧化物稳定存在的相区,促进了外层富含Ni的针状氧化物的快速生长;更加重要的是,溶解氧提高了含Fe和Cr氧化物的腐蚀电位,促进了在溶氢条件下生长的内层富Cr氧化物的溶解,破坏了氧化膜的保护性结构,提高了电解抛光态690TT合金的腐蚀速度.在一回路溶氢/溶氧连续浸泡过程中,电解抛光处理并不能降低690TT合金的腐蚀速度.     

硼掺杂金刚石电极降解活性橙X-GN偶氮染料废水的研究

目的研究硼掺杂金刚石(BDD)电极电化学氧化降解活性橙X-GN偶氮染料废水。方法采用热丝气相沉积法(HFCVD)制备铌基BDD电极,采用SEM观察BDD薄膜的表面形貌,用Raman检测BDD薄膜的成分,用电化学工作站测试BDD电极的电化学性能。选择活性橙X-GN染料废水作为降解对象,分别研究电流密度(20、50、100、150 m A/cm~2)、电解质浓度(0.025、0.05、0.1 mol/L)和溶液初始pH(3.78、6.74、10.92)等不同工艺参数对降解效率的影响,并采用紫外可见光分光光度计进行测试表征,使用能耗和总有机碳量表征降解效果。结果 BDD电极具有很好的电催化性能,其电势窗口为3.33 V,析氧电位达到2.45 V,远高于大多数有机物的氧化电位,电极表面反应受扩散步骤控制。结合活性橙X-GN染料溶液降解效果,得出100 mg/L活性橙X-GN溶液的最佳降解工艺参数为:电流密度100 m A/cm~2、电解质浓度0.05mol/L、溶液初始pH值3.78。采用最佳工艺参数处理5 h后,色度移除率达到99%,能耗为65.4 k W·h/m~3,TOC去除率达到56.95%。结论 BDD电极可以有效地降解活性橙X-GN染料废水。     

Pt掺杂的纳米Ni电催化氧化甲醇性能的研究

采用溶胶凝胶法制备了碳载纳米双金属Ni-Pt(5%,质量分数)/C电催化剂,用TEM、XRD和XPS表征金属粒子的形貌、晶相结构、表面元素及其价态,循环伏安法测试催化剂在碱性溶液中电催化氧化甲醇的活性。结果表明,Ni-Pt金属粒子在碳载体上分布均匀,粒径为3～6nm,少量Pt的掺杂对纳米Ni活性有明显提高,其中,合金型Ni-Pt(5%)/C在1.0mol/LNaOH+1.0mol/LCH3OH溶液中峰电流密度可达85.6mA/mg,是Ni/C峰电流密度的8.7倍,达到Pt/C峰电流密度的15.3%。单位质量铂的电流显著提高。     

十二烷基硫酸钠对IrO2-Ta2O5/SnO2- Sb-Mn/Ti电极电催化性能影响

采用涂刷-热分解法制备不同浓度阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的IrO2-Ta2O5/SnO2- Sb-MnO2/Ti电极,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对其微观形貌及物相组成进行分析;应用循环伏安、极化等测试手段,表征制备电极的电催化活性.结果表明,适量添加十二烷基硫酸钠能够改善IrO2-Ta2O5/SnO2-Sb-Mn/Ti电极的微观形貌,提高电催化活性.在本实验条件下,SDS最佳添加量是1.6 g/L,结晶化度高达99.83%.利用苯酚电催化降解实验和强化寿命测试进一步考察所制电极的电催化活性与稳定性,结果显示,在电流密度15 mA/cm2条件下电解180 min,SDS的加入使苯酚去除率由原来的68.5%提高到79.2%.COD去除率由60.1%提高到 67.5%,电催化性能得到提升,电极强化寿命由52 h延长至68 h.     

Photocatalytic Property of Nanostructured S Doped TiO2 Films Prepared by the Micro Plasma Method

以钛为基体,在较短的时间内,采用微等离子体氧化法制备了TiO2薄膜。以罗丹明B溶液为目标污染物测试所得TiO2薄膜光催化性能。为提高所得TiO2薄膜的光催化性能,向电解液中添加了不同浓度的CH4N2S,制备S掺杂TiO2薄膜。利用扫描电镜(SEM)、光电子能谱（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征S掺杂前后所得的TiO2薄膜表面形貌、元素组成和晶体结构。结果表明,所得TiO2薄膜为多孔状,孔径大小均一。电解液中的CH4N2S浓度对微孔密度和孔径影响较大,S掺杂能使多孔TiO2微孔密度增大, 比表面积增大。但S对TiO2晶相组成影响不大,对晶胞参数有所影响。S掺杂可有效提高TiO2的光催化活性, 其中当电解液中的CH4N2S为6.0 g/L时,对初始浓度为10 mg/L罗丹明B溶液120 min的降解率可达到98%, 表现出最强的光降解能力。     

微波水热法制备氧化锌纳米粉体及其光催化性能

以ZnSO4·7H2O为原料,NaOH为矿化剂,采用微波水热法成功制备出氧化锌纳米粉体,研究了NaOH浓度对ZnO粉体的物相,形貌以及光催化性能的影响。XRD表明所得粉体均为纯相六方纤锌矿结构的氧化锌,晶粒尺寸介于39~58nm之间;FE-SEM和TEM表明,当NaOH浓度从0.5mol/L逐渐增大到4.0mol/L时,颗粒形貌由碎片状变为层片花状结构。利用300W高压汞灯作为光源,对质量浓度为20mg/L的罗丹明B溶液进行光催化降解实验,在光照120min后,不同矿化剂浓度下制备的氧化锌催化剂对罗丹明B的降解率均接近100%,说明当前条件下制备的ZnO粉体对罗丹明B具有较高的光催化活性。     

PtPb/ C 催化剂的制备及其对甲酸电氧化的催化性能

目的通过Pb元素的添加来提高Pt/C催化剂电催化氧化甲酸的性能。方法通过乙二醇协助硼氢化钠还原法,以氯铂酸为Pt源和硝酸铅为Pb源制备不同原子比的PtxPb/C催化剂。采用X射线衍射光谱法(XRD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的晶体结构和颗粒形貌;采用循环伏安法表征样品催化氧化甲酸的性能。结果利用乙二醇协助硼氢化钠还原法成功制得了Pt和Pb原子比不同的PtxPb/C催化剂,XRD和TEM测试结果表明这些样品均为Pt的面心立方结构,且颗粒大小均一、分散均匀,其平均粒径为4 nm左右。循环伏安测试结果表明PtxPb/C催化剂催化氧化甲酸的性能优于商业Pt/C催化剂的催化性能,且受Pt和Pb原子比的影响,当原子比为5∶1时,其对氧化甲酸的催化性能最好,峰电位对应的Pt的比质量活性达到2000 m A/(mg Pt),远远高于商业Pt/C,同时计时电流曲线表明其具备良好的稳定性。结论 Pb原子的加入影响了Pt原子的电子结构,与Pb对Pt的协同作用共同促进了CO等中间产物在Pt表面的快速氧化,降低了催化氧化甲酸的初始电位,促使甲酸在低电位直接氧化为CO2和H2O,提高了其催化氧化甲酸的峰电流,有效减轻了Pt中毒,提高了其催化活性。     

基于地球化学的水热还原矿化稳定砷的技术思路

砷作为有色金属矿物的共伴生元素,在有色金属冶炼过程中以含砷“三废”形式大量产出。由于砷具有强致癌性及毒性,导致砷的安全处置问题严重困扰着有色金属冶炼企业。本文通过阐述含砷废水中砷的两种稳定化工艺的研究进展,对比了现有稳定化工艺的优缺点,结合药剂稳定化和矿物稳定化的优点,借鉴砷元素在地球化学中的成矿规律,提出了硫化沉砷?水热还原矿化稳定砷的技术思路。首先采用硫化法脱除含砷废水中的砷,砷的沉淀率高达99.65%,硫化沉淀物在TCLP毒性检测中砷的浓度达到212.9 mg/L。然后采用As-S系一元水热还原矿化法和As-Fe-S系二元水热还原矿化方法稳定砷,稳定化产物分别为雌黄和雌黄?铁硫系(黄铁矿、硫化亚铁)混合物,在TCLP毒性检测中砷的浸出浓度分别为3.86 mg/L和2.65 mg/L。水热还原矿化工艺实现了含砷废水中砷的脱除及稳定化的目的,为水溶液中砷的脱除和稳定化提供了新的思路。     

Nano-ilmenite with Dual Functions of Photocatalysis and Adsorption

Water pollution, including the generation of wastewater, is becoming an increasingly serious global issue. In this study, ilmenite (FeTiO₃) nano-photocatalysts were synthesized via a simple sol-gel method to determine their applicability to wastewater remediation. Methylene blue was photocatalytically decomposed by visible light in the presence of nano-ilmenite, and batch experiments were performed to study the adsorption characteristic. The results reveal that nano-ilmenite exhibits good photocatalytic activity under visible-light illumination (rate constant, 0.029 min^?1) and possesses a high adsorption capacity (22.2 mg/g) for copper ions. These results indicate that nano-ilmenite is a good photocatalyst. The photocatalytic activity combined with its high copper ion adsorption activity renders it a suitable material for wastewater treatment.