摘 要：隨著化學(xué)工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，在降解處理農(nóng)業(yè)用水污染物中，使用的技術(shù)和材料越來越先進(jìn)。通過運(yùn)用高溫?zé)嵫趸ǖ姆绞絹碇谱麾伝a銻氧化電極，能夠起到電催化降解的作用，有效降解農(nóng)業(yè)用水中多余的污染物。在實(shí)驗(yàn)中通過使用甲基紅溶液，但是要考慮多方面的影響因素，其中主要有電壓、pH值、電解時(shí)間以及電解質(zhì)加入量等多方面的影響因素。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中加入0.5g/L的甲基紅溶液，確保pH值達(dá)到2，能夠達(dá)到良好的降解效果。有效改善農(nóng)業(yè)用水中的水質(zhì)污染問題，下面就具體的實(shí)驗(yàn)分析過程進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：氧化電極；催化；降解；污染

中圖分類號(hào)：X131.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170725001

近幾年以來，我國(guó)的化工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，工業(yè)生產(chǎn)排放了大量的有機(jī)廢水，這些有機(jī)廢水大多為化學(xué)、農(nóng)藥以及食品廢水，這些工業(yè)廢水中含有較高的毒性，微生物非常難以降解，一旦排放入江河湖泊中，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)污染。因此，為了有效降解農(nóng)業(yè)用水中的污染物，需要合理采用電化學(xué)法，這樣才能把非生化降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變成可生化降解有機(jī)物，使污染性有機(jī)物成功轉(zhuǎn)化成二氧化碳以及水。通過應(yīng)用氧化電極催化降解的方式，能夠有效改善有機(jī)廢水污染問題，其具有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過運(yùn)用電化學(xué)處理新技術(shù)，使用的電化學(xué)設(shè)備體積非常小，不需要占用較大的面積，也不用往電化學(xué)處理中添加任何化學(xué)藥劑，自動(dòng)控制非常方便，所以不會(huì)出現(xiàn)二次污染的問題。下面對(duì)高溫?zé)嵫趸ǖ姆绞絹碇谱麾伝a銻氧化電極，電催化降解的方式進(jìn)行了具體闡述。

1 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

1.1 選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器、藥品

在本次電催化降解中需要使用大量的實(shí)驗(yàn)儀器，其中主要包含了磁力加熱攪拌器、燒杯、pH測(cè)試計(jì)、氧化電極、恒壓電源以及7200型紫外分光光度計(jì)；此外，還需要使用大量的試劑藥品，這些試劑藥品主要包含了鈦片、氯化錫、氯化銻、甲基紅、醋酸鉛、醋酸、氫氧化鈉、蒸餾水、無水乙醇、硫酸鈉以及濃鹽酸等試劑溶液。

1.2 實(shí)驗(yàn)所采用的方法

本次實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用高溫?zé)嵫趸ǎ瑏碇谱麾伝a銻氧化電極，從而進(jìn)行電催化降解實(shí)驗(yàn)，通過使用這種實(shí)驗(yàn)方法，能夠確保氧化物電極具備良好的電催化活性，并且保障電催化的穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)過程中，需要把制備的電極部分來當(dāng)做陽(yáng)極，把鈦網(wǎng)部分來當(dāng)做陰極使用，而且需要應(yīng)用甲基紅溶液來作為有機(jī)物，分析電壓、pH值、電解時(shí)間以及電解質(zhì)濃度等因素的變化，在這些因素發(fā)生變化以后，降解率是否會(huì)出現(xiàn)較大變化。在分析溶液的降解情況時(shí)，可以利用7200型紫外光譜儀，對(duì)溶液進(jìn)行紫外線掃描，這樣才能夠準(zhǔn)確得出甲基紅的降解率，然后確定這種電極和降解方法，能否得到降解廢水污染的效果。

1.3 實(shí)驗(yàn)需要注意的問題

本文實(shí)驗(yàn)使用高溫?zé)嵫趸▉碇苽溻伝a銻氧化電極，必須充分注意這樣幾方面問題：設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的涂層液配比，涂層液將會(huì)影響涂層電性能；熱解氧化溫度也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)中的氧化物固溶體具有較強(qiáng)的半導(dǎo)體性能，當(dāng)氧化溫度和時(shí)間發(fā)生變化以后，將會(huì)嚴(yán)重影響涂層；注意工藝操作細(xì)節(jié)，在涂刷涂層時(shí)，必須進(jìn)行均勻涂刷，在涂層表面涂刷完成液體之后，采用低溫烘干的方式，合理控制氧化溫度和氧化時(shí)間。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 電壓影響甲基紅降解率的情況

在本次實(shí)驗(yàn)過程中，主要使用制備電極來當(dāng)做實(shí)驗(yàn)的陽(yáng)極，然后利用鈦網(wǎng)來當(dāng)做實(shí)驗(yàn)的陰極，所以初步確定電極的有效面積達(dá)到9cm2，陰極和陽(yáng)極之間的距離為1cm，在實(shí)驗(yàn)中使用3g左右的硫酸鈉來作為電解質(zhì)，選擇120mL的甲基紅溶液，把電解液的濃度調(diào)配為0.5g/L，在不同電壓的影響下，甲基紅降解率也存在較大的差異，隨著電壓的增強(qiáng)，甲基紅降解率也在不斷上升。但是在降解時(shí)間超過10min以后，10V電壓和9V電壓的降解效果相比，明顯偏低。當(dāng)降解時(shí)間超過18min，那么8V、9V、10V電壓下的降解率變成45.6%、77.3%以及69.0%。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，電極上會(huì)產(chǎn)生許多氣泡，溶液溫度也在不斷增加。由此可以說明，電化學(xué)降解過程中，選擇應(yīng)用9V的電壓，能夠更好地達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，降低副反應(yīng)的問題。

2.2 電解質(zhì)濃度影響甲基紅降解率的情況

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在電解催化實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電解的電壓數(shù)值達(dá)到9V左右，pH數(shù)值就會(huì)變成2，在20min以后，電解質(zhì)的濃度不斷增加，甲基紅溶液的降解率也在不斷增加。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于，電解質(zhì)在加入到甲基紅溶液中之后，就會(huì)導(dǎo)致甲基紅溶液中離子濃度不斷提高，溶液的電導(dǎo)率逐漸提高，逐漸增大溶液中的電流以及化學(xué)速率。當(dāng)電解質(zhì)的濃度在0.5～3g之間增加時(shí)，降解率的波動(dòng)非常明顯，但是在電解質(zhì)濃度超過3g以后，降解率波動(dòng)就會(huì)逐漸縮小，所以說需要控制電解質(zhì)濃度，即使添加更多的電解質(zhì)，只會(huì)導(dǎo)致污水處理成本增加，而不會(huì)達(dá)到良好的效果，此外，添加過多的電解質(zhì)，將會(huì)造成水中鹽的濃度超標(biāo)，因此，為了達(dá)到良好的降解效果，在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用3g硫酸化鈉來作為電解質(zhì)。

2.3 pH值影響甲基紅降解率的情況

甲基紅溶液作為一種酸堿指示劑，在不同的酸堿條件下，將呈現(xiàn)不同的顏色，當(dāng)甲基紅溶液處于酸性條件下，就會(huì)逐漸變成紅色，當(dāng)其處于堿性條件下，就會(huì)逐漸變成黃色，而且甲基紅溶液在酸性條件下，具有很強(qiáng)的吸光度，測(cè)定起來更加方便，因此，本次電催化降解實(shí)驗(yàn)大多選擇酸性條件。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電解實(shí)驗(yàn)的時(shí)間超過20min以后，電解實(shí)驗(yàn)的電壓變成9V，添加3g左右的電解質(zhì)，pH值發(fā)生變化，甲基紅溶液的降解率也會(huì)出現(xiàn)不同的變化。具體而言，pH值逐漸提高，由酸性條件變成堿性條件，那么甲基紅溶液的降解率將逐漸下降，甲基紅溶液處于酸性條件下，能夠產(chǎn)生氧化甲基紅反應(yīng)以及析氧反應(yīng)，甲基紅溶液降解的速度將加快。因此，為了使廢水降解反應(yīng)更快更好地進(jìn)行，一般選擇pH值在4的條件下進(jìn)行電催化降解，這樣才能節(jié)約投資成本，而且能夠得到良好的有機(jī)物降解效果。endprint

2.4 電解時(shí)間影響甲基紅溶液吸光度的情況

本次實(shí)驗(yàn)過程中，測(cè)試電解時(shí)間的影響，把電壓條件設(shè)置成9V，電解質(zhì)濃度為3g，選擇pH值達(dá)到2的條件下展開電解實(shí)驗(yàn)操作。每次測(cè)試的時(shí)間間隔為5min，測(cè)試的結(jié)果顯示甲基紅吸光度的波長(zhǎng)范圍為390～665nm之間，當(dāng)波長(zhǎng)出現(xiàn)變化時(shí)，甲基紅的吸光度也會(huì)逐漸出現(xiàn)變化，所以這樣進(jìn)行觀察，才能準(zhǔn)確得出科學(xué)、合理的甲基紅吸光度波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電解時(shí)間逐漸增加，甲基紅溶液的吸光度將不斷降低，由此可以說明，當(dāng)降解時(shí)間不斷推移時(shí)，甲基紅溶液的濃度將逐漸降低，當(dāng)甲基紅溶液在合適的條件下進(jìn)行電解催化，那么所表現(xiàn)出的最大吸收波長(zhǎng)將變成520nm。

2.5 降解時(shí)間影響甲基紅溶液降解率的情況

當(dāng)甲基紅溶液的吸光度波長(zhǎng)處于520nm的情況下，降解時(shí)間發(fā)生變化，甲基紅溶液的降解率也會(huì)逐漸出現(xiàn)變化。具體而言，隨著降解時(shí)間不斷增加，甲基紅溶液的降解率也會(huì)逐漸增加。但是在降解時(shí)間超過20min以后，甲基紅溶液的降解率波動(dòng)將變得不再明顯。由此可以說明，降解時(shí)間20min是甲基紅溶液的降解終點(diǎn)。

2.6 電催化降解除污的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究分析發(fā)現(xiàn)，在處理農(nóng)業(yè)用水污染問題時(shí)，必須采用合適的電化學(xué)降解方法，充分考慮到經(jīng)濟(jì)上可行性，采用成本低、效果顯著的降解方法，這樣才能節(jié)約廢水處理成本。同時(shí)，在氧化電極電催化降解過程中，需要合理控制電解質(zhì)濃度，電解質(zhì)濃度以3g為重要標(biāo)準(zhǔn)，超過3g的電解質(zhì)，并不會(huì)起到更好的效果，而且會(huì)增加催化降解成本。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，這樣才能使電化學(xué)技術(shù)更加完善，對(duì)于水量較少的廢水，能夠節(jié)約降解處理成本。

3 結(jié)論

本文針對(duì)氧化電極電催化降解農(nóng)業(yè)用水污染展開了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)中采用高溫?zé)嵫趸ㄖ苽溻伝a銻氧化電極，在甲基紅廢水中進(jìn)行電催化降解，最終得出在降解過程中，電壓、pH值、電解時(shí)間以及電解質(zhì)濃度都會(huì)影響最終的電解效果，所以在使用這種方法時(shí)，必須深入研究水質(zhì)，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的電解方案，選擇適量的電解質(zhì)，這樣才能達(dá)到良好的效果，而且能夠節(jié)約廢水處理成本。

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作者簡(jiǎn)介：韓苗苗，副教授，研究方向：水處理。endprint