金屬氧化物電極電催化降解染料廢水的研究.pdf

1、染料廢水具有成分復(fù)雜、毒性大和難降解的特點(diǎn)。目前，染料廢水的直接排放已經(jīng)對環(huán)境和人類的生存造成了嚴(yán)重的威脅，尋求高效降解染料廢水的環(huán)境友好方法已經(jīng)變得越來越重要。近年來，電催化氧化法因操作簡單、降解效率高、無二次污染等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。電催化氧化過程的關(guān)鍵是電極材料的選擇。電極材料對電催化降解效率有著較大的影響。
　　本論文通過電沉積法、壓片-燒結(jié)法和熱分解法制備了四種電催化活性較高的電極材料，并將其應(yīng)用于茜素紅、亞甲基藍(lán)、甲基橙

2、和溴甲酚綠等染料廢水的電催化氧化過程。通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，確定最佳降解條件。主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用電沉積方法制備了碳量子點(diǎn)（CQDs）和十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）改性的Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極。研究表明，較Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2電極而言，Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極具有更為疏松多孔的結(jié)構(gòu)。另外，Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極的析氧電位高達(dá)2.25V，而Ti/PbO2和

3、Ti/CQDs-PbO2電極的析氧電位分別為1.73V和1.84V。以Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極為陽極電催化降解處理茜素紅廢水，詳細(xì)研究了pH、溫度、電流密度以及電解時(shí)間對降解效率的影響。結(jié)果表明，在初始pH為5，溫度為30℃，電流密度為15mA cm-2，電解時(shí)間為150min的最佳降解條件下，茜素紅廢水的降解率高達(dá)95.29％。
　?。?）采用電沉積方法制備了Ti/PbO2、Ti/Pr-PbO2和Ti/Sm-PbO

4、2電極。研究表明，較Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2電極而言，Ti/Sm-PbO2電極表面棱形大小更為均一，有較多孔洞。另外，Ti/Sm-PbO2電極的析氧電位高達(dá)2.40V，而Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2電極的析氧電位分別為1.75V和2.25V。以Ti/Sm-PbO2電極為陽極電催化降解處理亞甲基藍(lán)廢水，詳細(xì)研究了溫度、電流密度、pH以及電解時(shí)間對降解效率的影響。結(jié)果表明，在溫度為30℃，電流密度為15mA cm-2，初

5、始pH為5，電解時(shí)間為120min的最佳降解條件下，亞甲基藍(lán)廢水的降解率高達(dá)96.38%。
　?。?）采用壓片-燒結(jié)法制備了亞氧化鈦（MPT）電極和Sc2O3復(fù)合的亞氧化鈦（Sc2O3-MPT）電極。研究表明，較MPT電極而言，Sc2O3-MPT電極所含球狀顆粒較少，孔隙度較大。另外，Sc2O3-MPT電極的析氧電位高達(dá)1.33V，而MPT電極的析氧電位為1.16V。以Sc2O3-MPT電極為陽極電催化降解處理甲基橙廢水，詳細(xì)研究

6、了電流密度、溫度、pH以及電解時(shí)間對降解效率的影響。結(jié)果表明，在電流密度為10mA cm-2，溫度為25℃，初始pH為3，電解時(shí)間為120min的最佳降解條件下，甲基橙廢水的降解率高達(dá)90.16%。
　?。?）采用熱分解法制備了片狀Ti/SnO2-RuO2電極。研究表明，Ti/SnO2-RuO2電極具有“裂狀”結(jié)構(gòu)，其析氧電位為1.45V。以該電極為陽極電催化降解處理溴甲酚綠廢水。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初始pH、溫度、電流密度和時(shí)間四