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鈦基金屬氧化物陽極的制備及其對有機(jī)物廢水處理的研究

2018-05-14 13:47:09徐程田洪儒翟永篩梁杰
關(guān)鍵詞:苯酚陽極電位

徐程 田洪儒 翟永篩 梁杰

摘要:

利用DSA(形穩(wěn)陽極)電極改性來使電化學(xué)具備其他支撐功能.使用電化學(xué)氧化方法對模擬苯酚廢水進(jìn)行了降解,制備了錳銻摻雜的鈦基SnO2電極,以期能延長電極壽命,提高降解效率.通過SEM(掃描電子顯微鏡)、XRD(X射線衍射)、循環(huán)伏安曲線、強(qiáng)化壽命測試等方法,對自制電極進(jìn)行表征和分析,并對影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究.結(jié)果表明,改性后的DSA電極活性和穩(wěn)定性有大幅提高,析氧電位達(dá)2.3 V,加速壽命達(dá)42 h,在最佳條件下處理質(zhì)量濃度為100 mg/L的苯酚廢水,去除率在8 h后達(dá)到89.26%.

關(guān)鍵詞:

鈦基金屬氧化物陽極; 有機(jī)物廢水; 苯酚; 電化學(xué)氧化; 降解

中圖分類號: X 703.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號: 1000-5137(2018)01-0069-09

Study on the preparation of titanium based metal oxide

anodes and the treatment of organic wastewaters

Xu Cheng, Tian Hongru, Zhai Yongshai, Liang Jie*

(College of Life and Environmental Sciences,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China)

Abstract:

Our purpose is to modify the anode according to the different requirements,the electrode structure can be modified to endue electrochemical method other supporting functions for more application.Our research aims to degrade phenol in the wastewater by a high efficient electrochemical method.In this paper,Mn and Sb doped Ti-based SnO2 (Ti/ MnO2/SnO2-Sb) electrode was prepared.Its degradation ability towards organic pollutants was improved and its life time was prolonged via optimizing the electrode preparation process.The as-prepared Ti/MnO2/SnO2-Sb anode was characterized and analyzed using SEM,XRD,cyclic voltammetry,and enhanced life test.The factors affecting the degradation of organic compounds were systematically studied.The results show that the activity and stability of the doped DSA electrode are greatly improved,compared to those of the unmodified electrode.The

收稿日期: 2016-09-26

作者簡介: 徐程(1992-),男,碩士研究生,主要從事電化學(xué)法廢水處理方面的研究.E-mail:1000378602@smail.shnu.edu.cn

導(dǎo)師簡介: 梁杰(1964-),男,博士,副教授,主要從事抗菌材料和水處理材料及技術(shù)方面的研究.E-mail:liangjie@shnu.edu.cn

*通信作者

引用格式: 徐程,田洪儒,翟永篩,等.鈦基金屬氧化物陽極的制備及其對有機(jī)物廢水處理的研究 [J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,47(1):69-77.

Citation format: Xu C,Tian H R,Zhai Y S,et al.Study on the preparation of titanium based metal oxide anodes and the treatment of organic wastewaters [J].Journal of Shanghai Normal University(Natural Sciences),2018,47(1):69-77.

oxygen evolution potential of the doped DSA electrode was up to 2.3 V and its accelerated life was up to 42 h.For the treatment of wastewater containing 100 mg/L phenol under the optimal conditions,the removal rate reached 89.26% after 8 h.

Key words:

titanium based metal oxide anode; organic wastewater; phenol; electrochemical oxidation; degradation

0前言

水資源作為人類生活中必不可少的自然資源,其應(yīng)用和處理一直都受到廣泛關(guān)注,而隨著科技發(fā)展,工業(yè)中難降解的廢水成分復(fù)雜,質(zhì)量情況波動大的特點(diǎn)也日趨明顯,處理難度不斷增大,要求不斷嚴(yán)格[1].含酚廢水就是一種典型的難處理工業(yè)廢水,主要來自石油化工廠,焦化廠等生產(chǎn)過程中[2].

目前應(yīng)用的常規(guī)廢水處理方法主要為生物處理法和物理化學(xué)處理法,如生物處理法中的好氧、厭氧處理法、生物膜法等,物理處理法中的電滲析、吸附、離子交換法等[3-5],然而上述方法雖然各有優(yōu)點(diǎn),但都由于各方面不同的限制導(dǎo)致選擇性差等問題,尤其對目前應(yīng)用比較廣泛的生物法,有機(jī)廢水的毒性對其具有致命的限制.

近年來高級氧化技術(shù)中的電催化氧化技術(shù)憑借其可調(diào)控、無選擇性、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)[6].電化學(xué)氧化技術(shù)即通過外加電場的作用,在指定反應(yīng)器內(nèi)使用DSA(形穩(wěn)陽極)電極,通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生大量自由基,從而利用自由基對溶液中的有機(jī)物進(jìn)行降解[7-9].通常包括兩種行為:直接氧化過程和間接氧化過程.不管哪種過程,都是通過氧化還原作用將有機(jī)物一步步降解,最終變?yōu)闊o害物質(zhì).自1973年Nilsson等人首次對電化學(xué)氧化酚類化合物進(jìn)行調(diào)查研究之后,1975年Dabrowski等人首次進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn),1979年,Koile與Johnson實(shí)施了鉑電極對酚溶液的電化學(xué)去除[10].此后的對電化學(xué)氧化的研究便陸續(xù)展開,研究發(fā)現(xiàn)雖然電化學(xué)方法處理有機(jī)廢水具有諸多優(yōu)點(diǎn),但限制其發(fā)展的主要原因是電極材料的穩(wěn)定性,作為電化學(xué)氧化技術(shù)的核心,電極材料的選擇直接影響整個(gè)過程的進(jìn)行.目前主要的電極材料可分為四類:金屬電極、碳素電極、金屬氧化物電極和非金屬氧化物電極.在對每種電極材料的深入研究中,金屬氧化物逐漸成為主流,其中的DSA電極更是形成了比較成熟的體系,不同結(jié)構(gòu)的電極材料也大量涌現(xiàn)[11-19].Choi等[20]在BDD(摻硼金剛石)陽極上降解1,4-二惡烷的效率可以超過90%;Li等[21]將Ti/SnO2-Sb2O3與Ti/RuO2的Pt電極比較發(fā)現(xiàn),在酚的降解試驗(yàn)中Ti/SnO2-Sb2O3可以更為快速地使苯酚發(fā)生開環(huán)反應(yīng).Zhuo等[22]使用鉍摻雜的二氧化錫電極對含全氟辛酸的模擬廢水進(jìn)行電解,對其降解機(jī)理做出了詳細(xì)的解讀.王雅瓊[23]等人制備的PbO2/SnO2/Ti電極在加速壽命實(shí)驗(yàn)中電極壽命達(dá)到29.5 h,以1 000 A/m2的工業(yè)電流計(jì)算,壽命可達(dá)5年.這一系列研究都表明,DSA陽極在對有機(jī)物的氧化處理方面具有很大的成效,目前這方面的研究主要是對陽極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變來改善性能,起到對各種需求的支撐,本文作者利用過渡金屬錳的氧化物對錫銻氧化物進(jìn)行摻雜,旨在延長電極壽命,提高有機(jī)物的降解效率.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

1.1.1主要實(shí)驗(yàn)試劑

主要實(shí)驗(yàn)試劑如表1所示.

1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器如表2所示.

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1鈦基體的預(yù)處理

取用600目的砂紙對鈦片(50 mm×20 mm×1 mm)進(jìn)行表面打磨,直至表面平滑,無其他雜質(zhì),用去離子水將表面洗凈,此時(shí)鈦片表面呈現(xiàn)出金屬光澤;將打磨好的鈦片置于質(zhì)量濃度為5%的Na2CO3中,保持80 ℃左右煮40~60 min作去油處理.水洗后繼續(xù)放入質(zhì)量濃度為10%的草酸中蝕刻,微沸狀態(tài)下浸泡120 min,沖凈后保存于上述草酸中,此時(shí)鈦片表面為灰色麻面,無金屬光澤[24].

將上述處理好的鈦片置于質(zhì)量濃度為1% HF與乙酸的混合溶液中,于20 V電壓下進(jìn)行陽極氧化45 min,得到均勻的金黃色氧化表層,干燥處理后于500 ℃下熱處理2 h得到氧化鈦納米管表層[25].

表1試劑規(guī)格及來源

表2儀器及型號

1.2.2銻錳摻雜的鈦基SnO2(Ti/MnO2/SnO2-Sb)陽極的制備

將1.2.1中的鈦片作為工作電極,鉑片為對電極,飽和甘汞電極作為參比電極,固定于聚四氟乙烯電極夾上,進(jìn)行脈沖電鍍,鍍液組成:0.55 mol/L SnCl2·2H2O,0.1 mol/L SbCl3,0.35 mol/L MnSO4,0.1 g檸檬酸,0.02 g乙二胺四乙酸二鈉,10 mL HCl.電鍍過程恒溫40 ℃攪拌輔助,參數(shù)(45 mA.10 ms,-45 mA.1 ms,0 mA.ls),約3 h得到目標(biāo)電極.

1.2.3電極性能的測試與表征

1) 電極表面形貌測試.電極鍍層的表面形貌采用Hitachi S4800型場發(fā)射掃描儀進(jìn)行測定.

2) X射線衍射測試.利用X射線衍射儀測定電極物相,對鍍層上氧化物的物相進(jìn)行測試分析.

3) 電化學(xué)測試.采用CS300型號的電化學(xué)工作站,以制備電極為工作電極,鉑電極為對電極,對電極進(jìn)行電化學(xué)性能的一系列測試,包括循環(huán)伏安曲線、極化曲線等測試.

4) 電極對模擬苯酚廢水的氧化降解實(shí)驗(yàn)及其濃度與COD的變化情況.苯酚的電催化氧化實(shí)驗(yàn)采用制備的電極為陽極,鉑電極為對電極,在有效容積為500 mL的電解池中進(jìn)行.苯酚初始質(zhì)量濃度為100 mg/L,Na2SO4溶液為支持電解質(zhì),電流密度為40 mA/cm2,板間距為40 mm,有效面積4 cm2.采用中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中《水質(zhì)-揮發(fā)酚的測定:4-氨基安替比林分光光度法(HJ503-2009)》測定苯酚濃度,采用國標(biāo)《GB 11914—89 水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鉀法》計(jì)算COD(化學(xué)需氧量).

5) 電極的壽命測試.電極的使用壽命對電極來說是一項(xiàng)至關(guān)重要的性能,電極能否良好穩(wěn)定地工作直接取決于電極的壽命,影響電極在實(shí)際應(yīng)用中的可行性.加速壽命測試實(shí)驗(yàn)在與降解實(shí)驗(yàn)相同的裝置中進(jìn)行,電解液采用1 mol/L的H2SO4,電流密度為2.0 A/cm2,當(dāng)槽壓較初始電壓升高5 V時(shí)即停止測試,此時(shí)電極可視為失效.

電極壽命采用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:t=(A1/A)n×t1.

其中,t1 為加速壽命實(shí)驗(yàn)中的使用時(shí)間;A1 為加速壽命實(shí)驗(yàn)中的電流密度;A 為實(shí)際使用時(shí)的電流密度.

2結(jié)果與討論

2.1電極材料的表面形貌

由圖1中可以看出,鈦片在未經(jīng)處理時(shí),表面較為不平整,有溝壑以及缺失,不利于電鍍的進(jìn)行,在經(jīng)過陽極蝕刻后,表面變得均勻致密,孔隙分明且孔徑大小較為均一,有利于鍍層的附著,最終制備的電極表面鍍層結(jié)合力較強(qiáng).由于MnO2與SnO2的存在,表面鍍層緊密結(jié)合,可以有效地阻擋氧在電極表面的穿透以及溶液對表面的腐蝕,提高電極的催化活性和穩(wěn)定性,延長使用壽命.

圖1不同電極表面的SEM圖

MnO2不僅具有氧化作用,也可有效地起到輔助催化作用,其礦物有多種晶型,最主要的是α、β、γ和δ型.MnO2的普遍結(jié)構(gòu)是[MnO6]八面體公用棱和頂,其間多樣的結(jié)構(gòu)可容納不同的陽離子和配位物,因此可能有多種晶體結(jié)構(gòu).同時(shí),由于SnO2和MnO2都是較為典型的n型半導(dǎo)體,因此在鍍層形成過程中二者結(jié)晶性較好,但吸附性較差,而γ-MnO2的晶體結(jié)構(gòu)中含有較大的[1×2]隧道,同時(shí)表面存在·OH,有良好的導(dǎo)電性.

2.2電極材料XRD分析

圖2中,a為Ti基板的XRD圖片,b為未摻雜錳的Ti /SnO2-Sb電極XRD圖片,c為Ti/MnO2/SnO2-Sb的XRD圖片.對比PDF標(biāo)準(zhǔn)卡片,所得圖2a中衍射角 2θ 為 35.086°、38.391°、40.161°、52.981°、62.944°等處均為Ti的衍射峰,譜圖中峰形明顯且峰高較高,證明選取的鈦片純度基本符合,其中有少許其他峰也說明存在少量雜質(zhì).

為了方便對比,加入了相同處理但未經(jīng)錳摻雜的電極的XRD譜圖(圖2b).在樣品經(jīng)過陽極蝕刻并500 ℃熱處理后,譜圖出現(xiàn)TiO2的(101)特征峰,即樣品的銳鈦礦相峰十分明顯,說明鈦表面出現(xiàn)無定型TiO2,且大部分由無定型向銳鈦礦相轉(zhuǎn)變.同時(shí)譜圖還出現(xiàn)了少量金紅石的(110)特征峰,說明有很少量的亞穩(wěn)態(tài)的銳鈦礦相進(jìn)一步向熱力學(xué)更加穩(wěn)定的金紅石相轉(zhuǎn)變,所以此時(shí)的TiO2納米管膜層的晶型為大量銳鈦礦與少量金紅石的混合相.亞穩(wěn)態(tài)的銳鈦礦具有比較好的活性,穩(wěn)態(tài)的金紅石則趨于穩(wěn)定,當(dāng)大量的金紅石結(jié)構(gòu)生成則會不利于鍍層保持活性,因此此時(shí)處理過后的表面符合對電極的要求.同時(shí)未經(jīng)摻雜的電極中存在明顯的SnO2峰形.

圖2(a) Ti電極,(b) Ti/SnO2-Sb電極,

(c) Ti/MnO2/SnO2-Sb電極的XRD圖

根據(jù)PDF卡片,并結(jié)合圖2c可知,在衍射角 2θ 為 36.413°、38.256°、40.106°、52.467°、58.246°、69.903°等處均出現(xiàn)明顯的 MnO2衍射峰,同時(shí)有SnO2在衍射角2θ為26.578°、33.875°、37.949°、51.751°、54.757°、61.889°、64.727°、65.963°的特征峰出現(xiàn).SnO2的特征峰分別對應(yīng)為 SnO2的(110)、(101)、(200)、(211)、(220)、(310)、(112)和(301)晶面.由此可以確定電鍍之后電極表層活性物質(zhì)主要為MnO2以及SnO2.而圖2中未出現(xiàn)銻的氧化物特征峰,分析原因是相對MnO2與SnO2兩種具有典型特性的n型半導(dǎo)體來說,少量的銻在形成氧化物后,通過填隙的方式進(jìn)入了晶格內(nèi)部,與之形成了固溶體形式,促進(jìn)了氧化物晶型的異變與結(jié)合,這種改變相對于單一的鍍層結(jié)構(gòu)來說具有更強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,但塑性會有一定下降,晶格畸變所帶來的活化作用也對電極反應(yīng)十分有利.不論是空位機(jī)制還是填隙機(jī)制,銻進(jìn)入晶格時(shí)產(chǎn)生的氧空位和陽離子空位都會為電極材料的導(dǎo)電性帶來相應(yīng)的提高.

2.3電化學(xué)性能測試分析

將制備電極應(yīng)用于有機(jī)物的降解,首先需要其具備良好的電催化氧化能力.因此需要在進(jìn)行降解處理實(shí)驗(yàn)前對其本身的性能進(jìn)行初步測試,應(yīng)用到的方法主要有極化曲線、循環(huán)伏安曲線及其電子傳導(dǎo)能力等測試.

2.3.1極化曲線

在通過陽極反應(yīng)降解有機(jī)物的過程中,一般電解電位越高,有機(jī)污染物的去除降解效果越好,但過高的電位會同時(shí)引發(fā)一系列問題,如腐蝕電極表面,水的電解等副反應(yīng)發(fā)生.其中析氧反應(yīng)與降解有機(jī)物過程會發(fā)生羥基自由基的爭奪,導(dǎo)致電極降解效率大大降低,因此需要選擇具有高析氧電勢的材料.

圖3未處理的Ti,Ti /SnO2-Sb,Ti/MnO2/SnO2-Sb

電極的極化曲線

根據(jù)文獻(xiàn)研究中的方法,析氧電位的確定有兩種手段,一種是對極化曲線的關(guān)系式進(jìn)行二次求導(dǎo)后得到拐點(diǎn),另一種是將電流密度為10 mA/cm2時(shí)的電位視為析氧電位.本研究中取電流密度為10 mA/cm2處的電壓為析氧電位,可以通過曲線找到電極的析氧電位,為了方便對比分別加入了未處理的Ti電極、經(jīng)過未摻雜錳的Ti /SnO2-Sb電極以及最終電極的極化曲線進(jìn)行比較,圖3中從上至下依次為未處理的Ti,Ti/SnO2-Sb電極,以及Ti/MnO2/SnO2-Sb電極的極化曲線.可以看出,自制的Ti/MnO2/SnO2-Sb電極析氧電位可達(dá)2.3 V左右,比未處理時(shí)的析氧電位高出許多,同時(shí)對比同類文獻(xiàn)中的電極,如彭喬等[26]在其研究中得到的鈰摻雜錫銻電極中,析氧電位為2.1 V,說明本實(shí)驗(yàn)對電極的修飾達(dá)到了目的.

2.3.2循環(huán)伏安曲線

圖4Ti/MnO2/SnO2-Sb電極的循環(huán)伏安曲線

圖4反映了制備的Ti/MnO2/SnO2-Sb電極的循環(huán)伏安曲線情況,當(dāng)電極降解有機(jī)物時(shí),在一定掃速和一定電勢范圍內(nèi),電極的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定性較好,多次循環(huán)后曲線重合度依然較高,氧化還原峰完全,這表明電極在每個(gè)循環(huán)的工作狀態(tài)能夠得到很好的保持,具備保持穩(wěn)定工作的能力,苯酚帶來的溶液環(huán)境改變并沒有影響電極的活性,氧化電流也比較穩(wěn)定.

2.4電極降解苯酚廢水的測試分析

2.4.1苯酚濃度的檢測

苯酚的濃度采用4-氨基安替比林分光光度法測定.苯酚于pH=10±0.2的介質(zhì)中,在鐵氰化鉀存在下與4-氨基安替比林反應(yīng),生成橙紅色的吲哚酚安替比林,其水溶液在510 nm處有最大吸收.

2.4.1.1溶液配制

1) 苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取0.1000 g苯酚并溶于蒸餾水中,稀釋至0.1000 mg/mL.

2) 緩沖溶液:稱取20.00 g氯化銨于100 mL濃氨水中,調(diào)節(jié)pH為10±0.2.

3) 4-氨基安替比林溶液:稱取2.0000 g 4-氨基安替比林并溶于水中,稀釋至100 mL,置于棕色瓶中低溫保存.

4) 鐵氰化鉀溶液:稱取8.000 g鐵氰化鉀并溶于100 mL水中.

2.4.1.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:

圖5苯酚吸光度與濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線

在50 mL比色管中分別加入0、0.50、1.00、1.50、2.00 mL苯酚標(biāo)準(zhǔn)液,再依次加入緩沖液、4-氨基安替比林溶液、鐵氰化鉀溶液,用水稀釋,搖勻.放置20 min后,于最大吸收波長處測吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖5).

2.4.1.3水樣中苯酚濃度測定

取電解過程中的水樣,加入與上一步驟中同樣的緩沖液、4-氨基安替比林和鐵氰化鉀溶液后稀釋,搖勻靜置后測吸光度即可由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到濃度.

圖6是廢水中苯酚濃度隨Ti/MnO2/SnO2-Sb電極降解時(shí)間的變化曲線,反映了溶液中苯酚濃度隨著降解時(shí)間的變化情況,得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過了校正計(jì)算.從圖6曲線可以看出在降解過程中,苯酚的濃度在2 h過后已經(jīng)降解近50%,在6 h左右達(dá)到80%左右,速度較之前有所減緩,主要原因是溶液中苯酚濃度下降.因此若想進(jìn)一步考察電極的循環(huán)性能,可以在降解苯酚的同時(shí)調(diào)節(jié)溶液中苯酚濃度,或采用循環(huán)流動水裝置.

圖6廢水中苯酚濃度隨Ti/MnO2/SnO2-Sb電極降解時(shí)間的變化曲線

2.4.2COD的測定

COD的測定參照國標(biāo)《GB 11914—89 水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鉀法》,計(jì)算公式為:

CODcr(O2,mg/L)=(V0-V1)×c×8×1 000V,

其中c為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度(mol/L),V0為空白實(shí)驗(yàn)所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL),V1為試樣測定時(shí)所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL),V為試樣的體積(mL).

圖7100 mg/L的苯酚模擬廢水中的COD隨

Ti/MnO2/SnO2-Sb電極降解時(shí)間的變化曲線

圖7為100 mg/L的苯酚模擬廢水中的COD隨Ti/MnO2/SnO2-Sb電極降解時(shí)間的變化曲線,由計(jì)算可得,COD去除率為89.26%.對比同類文獻(xiàn)中,如Shen 等[27]制備的鈦基錫銻電極COD去除率為86%,COD去除有著一定的提高.

2.5電極加速壽命的測試分析

電極的壽命是其能否穩(wěn)定應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素,在電極正常的使用情況下,使用壽命可以用日月甚至年的單位來衡量,因此想要在正常使用條件下測試電極的壽命,會花費(fèi)大量的時(shí)間,此時(shí)采用加速測試的方法,將電極置于1 mol/L的H2SO4,電流密度為2.0 A/cm2進(jìn)行恒電流電解,通過電壓的變化幅度是否大于5 V來判斷電極是否失效.

圖8分別為使用未處理的鈦片,Ti/SnO2-Sb電極,Ti/MnO2/SnO2-Sb電極時(shí)的電壓變化情況.由圖8中結(jié)果可知,未處理的鈦電極在短時(shí)間穩(wěn)定性較差;相比改性過的電極來看,短時(shí)間內(nèi)槽壓迅速上升;而經(jīng)過錫銻氧化物鍍層的覆蓋處理后穩(wěn)定性明顯得到一定的提升.最終制備的Ti/MnO2/SnO2-Sb電極在加速試驗(yàn)條件下,中間過程電壓保持很長的穩(wěn)定期,在加速實(shí)驗(yàn)條件下電極可穩(wěn)定保持狀態(tài)41 h.因此可以得出結(jié)論,電極經(jīng)過改性后穩(wěn)定性得到了大幅提高.

圖8電極加速壽命測試

3結(jié)論

本文作者通過脈沖電鍍的方法成功制備了錳銻摻雜的鈦基SnO2陽極,并對其處理有機(jī)廢水的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究,結(jié)果表明:通過電鍍方法成功將MnO2、SnO2以及少量銻的氧化物鍍于鈦板表面,形貌均勻致密有利于電化學(xué)催化氧化作用,在最佳實(shí)驗(yàn)條件下制備的Ti/MnO2/SnO2-Sb電極具有較高的析氧電位,催化性能得到提高.電極對苯酚模擬廢水的COD去除率達(dá)到89.26%,在加速實(shí)驗(yàn)條件下壽命達(dá)到42 h.

參考文獻(xiàn):

[1]矯勇.中國水資源公報(bào) [M].北京:中國水利水電出版社,2015.

Jiao Y.China Water Resources Bulletin [M].Beijing:China Water and Powe Press,2015.

[2]周文敏,傅德黔,孫宗光.水中優(yōu)先控制污染物黑名單 [J].中國環(huán)境監(jiān)測,1990,6(4):1-3.

Zhou W M,F(xiàn)u D Q,Sun Z G..Water priority pollutants blacklist [J].Environmental Monitoring in China,1990,6(4):1-3.

[3]鄒啟光,周恭明.電催化氧化處理有機(jī)廢水的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望 [J].環(huán)境保護(hù),2002 (7):20-21.

Zou Q G,Zhou G M.Application and prospects for Electro-Catalytic Oxidation in Organic Wastewater Treatment [J].Environmental Protection,2002 (7):20-21.

[4]葛九敢,何小波,李國儒,等.電化學(xué)高級氧化技術(shù)及其水處理應(yīng)用 [J].化工時(shí)刊,2015(7):40-45.

Ge J G,He X B,Li G R,et al.Electrochemical advanced oxidation progress and its application in water treatment [J].Chemical Industry Times,2015(7):40-45.

[5]Martinez-Huitle C A,F(xiàn)erro S.Electrochemical oxidation of organic pollutants for the wastewater treatment:direct and indirect processes [J].Chemical Society Reviews,2006,35(12):1324-1340.

[6]劉晶冰,燕磊,白文榮,等.高級氧化技術(shù)在水處理的研究進(jìn)展 [J].水處理技術(shù),2011,37(3):11-17.

Liu J B,Yan L,Bai W R,et al.Study progress of water treatment by advanced oxidation progresses [J].Technology of Water Treatment,2011,37(3):11-17.

[7]李廣,王三反,張昊,等.高析氧電位陽極處理有機(jī)廢水的研究 [J].環(huán)境工程,2014(S1):248-251.

Li G,Wang S F,Zhang H,et al.Study of high oxygen evolution potential anode in organic waste-water yreatment [J].Environmental Engineering,2014(S1):248-251.

[8]Panizza M,Bocca C,Cerisola G.Electrochemical treatment of wastewater containing polyaromatic organic pollutants [J].Water Research,2000,34(9):2601-2605.

[9]張?jiān)粕剑钊論P(yáng),吳淮,等.電生羥基自由基在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用 [J].化工時(shí)刊,2005,19(6):42-44.

Zhang Y S,Li R Y,Wu H,et al.Application of electrogenerated free bydroxyl Radicals in organic wastewater treatment [J].Chemical Industry Times,2005,19(6):42-44.

[10]Martinez-Huitle C A,F(xiàn)erro S.Electrochemical oxidation of organic pollutants for the wastewater treatment:direct and indirect processes [J].Chemical Society Reviews,2006,35(12):1324-1340.

[11]Finney E E,Ogawa K A,Boydston A J.Organocatalyzed anodic oxidation of aldehydes [J].Journal of the American Chemical Society,2012,134(30):12374-12377.

[12]Sirés I,Cabot P L,Centellas F,et al.Electrochemical degradation of clofibric acid in water by anodic oxidation:Comparative study with platinum and boron-doped diamond electrodes [J].Electrochimica Acta,2006,52(1):75-85.

[13]Ganiyu S O,Oturan N,Raffy S,et al.Sub-stoichiometric titanium oxide (Ti4O7) as a suitable ceramic anode for electrooxidation of organic pollutants:A case study of kinetics,mineralization and toxicity assessment of amoxicillin [J].Water Research,2016,106:171-182.

[14]Andrade L S,Rochafilho R C,Bocchi N,et al.Degradation of phenol using Co-and Co,F(xiàn)-doped PbO2 anodes in electrochemical filter-press cells [J].Journal of Hazardous Materials,2008,153(1-2):252-260.

[15]Iniesta J,González-Garcí A J,Expósito E,et al.Influence of chloride ion on electrochemical degradation of phenol in alkaline medium using bismuth doped and pure PbO2 anodes [J].Water Research,2001,35(14):3291-3300.

[16]Moreira F C,Soler J,Alpendurada M F,et al.Tertiary treatment of a municipal wastewater toward pharmaceuticals removal by chemical and electrochemical advanced oxidation processes [J].Water Research,2016,105:251-263.

[17]Xu L,Xin Y,Wang J.A comparative study on IrO2-Ta2O5,coated titanium electrodes prepared with different methods [J].Electrochimica Acta,2009,54(6):1820-1825.

[18]Liu H,Vajpayee A,Vecitis C D.Bismuth-doped tin oxide-coated carbon nanotube network:improved anode stability and efficiency for glow-through organic electrooxidation [J].Acs Applied Materials & Interfaces,2013,5(20):10054-10066.

[19]Berenguer R,Quijada C,Morallón E.Electrochemical characterization of SnO2,electrodes doped with Ru and Pt [J].Electrochimica Acta,2009,54(22):5230-5238.

[20]Choi J Y,Lee Y J,Shin J,et al.Anodic oxidation of 1,4-dioxane on boron-doped diamond electrodes for wastewater treatment [J].Journal of Hazardous Materials,2010,179(1-3):762-768.

[21]Li X Y,Cui Y H,F(xiàn)eng Y J,et al.Reaction pathways and mechanisms of the electrochemical degradation of phenol on different electrodes [J].Water Research,2005,39(10):1972-1981.

[22]Zhuo Q,Deng S,Yang B,et al.Efficient electrochemical oxidation of perfluorooctanoate using a Ti/SnO2-Sb-Bi anode [J].Environmental Science & Technology,2011,45(7):2973-2979.

[23]王雅瓊,顧彬,許文林,等.鈦基PbO2電極上苯酚的電化學(xué)氧化 [J].稀有金屬材料與工程,2007,36(5):874-878.

Wang Y Q,Gu B,Xu W L,et al.Electrochemical oxidation of phenol on titanium-based PbO2 electrode [J].Rare Metal Materials and Engineering,2007,36(5):874-878.

[24]Watts R J,Wyeth M S,F(xiàn)inn D D,et al.Optimization of Ti/SnO2-Sb2O5 anode preparation for electrochemical oxidation of organic contaminants in water and wastewater [J].Journal of Applied Electrochemistry,2008,38(1):31-37.

[25]常進(jìn),張為軍,劉卓峰,等.TiO2 納米管陽極氧化法制備技術(shù)研究 [J].電子元件與材料,2016,35(9):15-19.

Chang J,Zhang W J,Liu Z F,et al.Preparation technology of TiO2 nanotubes by anodization [J].Electronic Components and Materials,2016,35(9):15-19.

[26]楊耀輝,彭喬.鈰摻雜對 Ti/Sn-Sb 陽極性能的影響研究 [J].稀有金屬,2009 (3):356-360.

Yang Y H,Peng Q.Effect of cerium doping on performance of Ti/Sn-Sb anode [J].Chinese Journal of Rare Metals,2009 (3):356-360.

[27]Wang Y,Shen C,Zhang M,et al.The electrochemical degradation of ciprofloxacin using a SnO2-Sb/Ti anode:Influencing factors,reaction pathways and energy demand [J].Chemical Engineering Journal,2016,296:79-89.

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