钛基二氧化铅阳极、泡沫镍阴极电化学降解偶氮类染料酸性红18的研究
负载型纳米TiO2光催化降解酸性红B的研究
负载型纳米TiO2光催化降解酸性红B的研究丁春生;秦树林;缪佳;周如禄;齐霁【期刊名称】《中国给水排水》【年(卷),期】2008(24)15【摘要】为解决传统纳米TiO2光催化氧化工艺催化剂不易分离和载体的比表面积较小、悬浮性差的问题,将纳米TiO2负载在聚丙烯多面球上制备了负载型TiO2光催化剂。
利用XRD和氮气吸附法表征了该催化剂的结构特性,并采用其降解酸性红B,考察了初始浓度、曝气量、pH值、H2O2投加量、自由基清除剂及多面球的比表面积等对降解效果的影响。
结果表明,偶联剂法制备的TiO2薄膜晶相单一(锐钛矿型),晶体粒度较小,比表面积较大;脱色率会随着酸性红B溶液初始浓度的升高和自由基清除剂(乙醇)的加入而下降,提高溶解氧浓度、增加聚丙烯多面球的比表面积以及酸性条件(pH=3.26时效果最佳)都有利于提高脱色率;投加H2O2也能提高脱色率,但当投加量增至0.5mg/L后效果不再明显;酸性红B的光催化降解遵循一级反应动力学方程。
【总页数】5页(P72-75)【关键词】负载型纳米二氧化钛;光催化;酸性红B【作者】丁春生;秦树林;缪佳;周如禄;齐霁【作者单位】浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310032;煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所,浙江杭州311201;浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.负载型纳米TiO2光催化降解罗丹明B动力学与机理研究 [J], 祁巧艳;孙剑辉2.负载型纳米TiO2光催化剂的制备及其降解水中微量间二甲苯的研究 [J], 李继洲;王郁3.负载型掺镧纳米TiO2的制备和光催化降解丁基罗丹明B的研究 [J], 任健敏;冯喜娣;梁凯4.氮掺杂纳米TiO2的制备及其光催化降解酸性红B的研究 [J], 袁爱华;唐丽;周虎;徐雄彬;陈广春5.负载型纳米TiO2光催化剂降解工业污水的研究 [J], 任朝华;张光华;卫志贤;陈全红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钛基二氧化铅电催化降解染料废水的实验设计
收稿日期：2022-09-09基金项目：武汉科技大学教学研究项目（2020X038）作者简介：邱江华（1979-），男，博士，副教授，研究方向：能源化工和环境化工，。
安徽化工ANHUI CHEMICAL INDUSTRYVol.49，No.4Aug.2023第49卷，第4期2023年8月钛基二氧化铅电催化降解染料废水的实验设计邱江华，杨江豪，黄靖文（武汉科技大学化学与化工学院，湖北武汉430081）摘要：钛基二氧化铅广泛应用于有机废水的电催化降解，然而传统的锡锑氧化物中间层采用涂覆煅烧法制备，存在工艺繁琐、附着力低易脱落、能耗高、易产生有毒气体等缺点，大大限制了其在本科实验教学中的应用。
因此，设计了电沉积法制备镍中间层的钛基二氧化铅电极Ti/Ni/La-PbO 2，利用X 射线粉末衍射（XRD ）和扫描电镜（SEM ）对电极进行了表征，并探讨了电流密度、溶液pH 值、反应时间、电极重复使用等对染料废水降解的影响。
该综合性实验涉及到电极的制备、表征及活性研究，有利于培养大学生的科研能力、环保意识和创新思维。
关键词：钛基二氧化铅；染料废水；亚甲基蓝；电催化降解；实验设计doi ：10.3969/j.issn.1008-553X.2023.04.044中图分类号：X52；O6文献标识码：A文章编号：1008-553X （2023）04-0178-05水是人类赖以生存的宝贵自然资源，然而，随着我国经济体量的不断增大，每年会产生大量的工业废水，尤其是化工、农药、制药和印染等工厂排放的有机废水，具有高浓度、多组分、难降解等特点。
这些有机化合物一般具有很强的毒性，会产生“致癌、致畸、致突变”的“三致”危害，其污染成分长期在环境中滞留，必然对自然界的生态系统及人体健康构成严重威胁[1-2]。
因此，如何高效、低成本地降解这些工业有机废水已成为亟需解决的社会问题。
有机废水的传统处理技术主要有物理法、生物法和化学法等。
电催化氧化中的三种催化材料处理酸性红B染料的比较研究
Influence of three kinds of catalyst on electrochemical catalytic oxidation in treatment of dye acid red B
Shen Zhemin1, 2 Wang Wenhua1, 2 Jia Jinping 2 Pang Xin1 Peng An1
实验过程在图 1 所示的自制电解装置 中进行, 加入 60mg / L 的染料溶液和适量浓 度硫酸钠, 维 持电压 8 ) 20V, 电流密 度为 50A/ m2 条件, 催化剂在搅拌作用下悬浮于 电解质溶液中。在催化剂作用下电解, 不同 时间 取样分析。用 DU - 650 分光光 度计 ( Beckman, 美 国) 测 定 溶液 的 色 度, 采 用 K2Cr2O7 法测定溶液的 CO D。
0. 65 1. 37 1. 63
COD 去除效果/ 无催化剂效果值
0. 92 0. 94 1. 75
电催化氧化的机理为由电极上生成的# O 2 和 H2O2, 在体系中形成强氧化性的羟基
自由基( #OH ) 来氧化水体中的有机物。 半导体材料的催化作用主要在于其在
电场中的/ 空穴0 效应。半导体材料当受到 大于/ 禁带0宽度的能量激发时, 其满带上的 电子通过禁带进入导带, 同时在满带上形成 空穴。空穴具有很强的俘获电子的能力, 可 以夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中 的电子。在水溶液中发生催化氧化反应, 在 半导体表面失去电子的主要是水分子, 生成 强氧化性的羟基自由基( #OH ) 。并且半导 体催化剂和电极 产生的 H 2O2 等 活性氧化 物质具有协同作用, 这是因为 H2O2 是有效 的导带电子俘获剂, 同时 H2O 2 本身还能提 供 O 和#OH[ 9] 。因此, 半导体材 料在本反 应体系中呈 现明显 的催化效 果, 可以 作为 ECO 体系的催化剂。
TiO2纳米管光电催化降解酸性橙染料
TiO2纳米管光电催化降解酸性橙染料王晨;衣守志;王雯彦;王立普;艾青;康雪【摘要】采用电化学阳极氧化法在金属钛表面制备锐钛矿型TiO2纳米管,并以TiO2纳米管薄膜为阳极,考察溶液pH、外加偏压以及NaC1浓度对酸性橙的光电催化降解反应的影响.实验结果表明:在溶液pH为3.0、外加偏压为2.5V、NaCl浓度为0.05 mol/L的最佳实验条件下反应30 min,酸性橙降解率可达99.99％;TiO2纳米管重复使用25次,酸性橙降解率仍可达94.57％.%The anatase type TiO2 nanotubes were prepared on Ti surface by electrchemical anodic oxidation method. Using the TiO2 nanotube membrane as anode, the factors affecting photoelectrocatalytic degradation of acid orange were studied. The experimental results show that: Under the optimum conditions of solution pH 3.0, external bias potential 2.5 V, NaCl concentration 0.05 mol/L and reaction time 30 min, the acid orange degradation rate can reach 99.99%; After the TiO2 nanotubes is reused for 25 times, the acid orange degradation acid orange degradation rate can still reach 94.57%.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】5页(P381-385)【关键词】二氧化钛纳米管;光电催化;降解;酸性橙;废水处理【作者】王晨;衣守志;王雯彦;王立普;艾青;康雪【作者单位】天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300457【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2偶氮类染料具有颜色品种齐全、色调鲜艳等特点，是目前常用的染料，如甲基橙、酸性橙等。
钛基氧化铅阳极电化学降解富里酸的研究
钛基氧化铅阳极电化学降解富里酸的研究杨曼;郑君仪;余颖琨;成文;方战强【摘要】采用钛基PbO2阳极,分别以Cu和不锈钢为阴极进行了电化学去除富里酸的研究.结果表明PbO2/Cu电解池的去除效果较好.重点考察了PbO2/Cu电解池中电解时间、外加电压、电解质浓度、pH等对TOC去除率的影响.结果表明,最佳工艺条件下,TOC去除率接近100％.富里酸电化学降解符合表观一级动力学模型,其速率常数kobs与富里酸初始质量浓度C呈线性关系.%Fulvic acid ( FA) is a major precursor of disinfection byproducts existing in surface water as natural organic matters. It is essential to control the concentration of fulvic acid in surface water. Using FA as a target pollutant, electrochemical oxidation was carried out using a PbO2 anode and a Cu or stainless steel cathode. The higher performance of electrochemical process in a PbO2/Cu cell was demonstrated. The influencing factors including electrolysis time, cell potential, electrolyte concentration and pH on TOC removal of fulvic acid in a PbO2/Cu cell were examined. Results showed that the degradation efficiency of TOC could approach 100% under the optimized condition. The electrochemical degradation of FA followed the pseudo - first - order kinetic model, and the rate constants were well linear with respect to the initial concentration of FA.【期刊名称】《华南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(045)002【总页数】5页(P79-83)【关键词】富里酸;电化学;Ti/PbO2电极;降解【作者】杨曼;郑君仪;余颖琨;成文;方战强【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】X131.2腐殖酸(humic acid，HA)是一种广泛分布于自然界的有机高分子化合物，占溶解态有机物的50%左右，性质稳定，生物方法难降解[1]. 腐殖酸中既可溶于酸也可溶于碱的部分称为富里酸(fulvic acid, FA). 富里酸可影响水的色度以及重金属的迁移，在加氯过程中会生成消毒副产品(disinfection byproducts, DBPs),威胁饮用水安全[2].目前，去除水中富里酸的主要方法有混凝法、吸附法、光催化法等，都存在运行费用高、再生困难等缺点[3-4]. 近年来，电化学催化技术因其处理效率高，操作简便，易于实现自动化，环境兼容性好等优点而受到普遍的重视. 目前，电化学法处理废水的阳极材料的主要有PbO2、SnO2、Pt、Ti/SnO2-Sb和掺硼金刚石薄膜电极(BDD)等[5]. 其中Ti/PbO2电极具有耐腐蚀性好、导电性强、析氧过电位高、催化性好、成本低等优点，是性能良好的阳极材料[6].王东等[7]以不溶性钛基RuO2电极为阳极，电氧化降解腐殖酸90 min, 去除率达到60%，并探讨了电氧化去除腐殖酸的机理.本文研究以Ti/PbO2为阳极研究对富里酸的去除效果，分别以铜和不锈钢为阴极,考察电解时间、阴极材料、电压、电解质浓度、pH等因素对电催化氧化富里酸的影响，并探讨富里酸的电氧化降解动力学.1.1 试剂与仪器试剂：富里酸，生化纯，河南昌盛实业有限公司购买；NaCl、H2SO4、NaOH、Pb(NO3)2、PbO、HNO3、NaF，分析纯，产地均为天津市大茂化学试剂厂；实验室用水为去离子水. 钛板，Cu片, 不锈钢，规格均为1 cm×1 cm×0.5 mm，购于广州市番禺区长城钛制品厂.仪器：pH计,型号PHS-29A，上海精密科学仪器有限公司；电流稳压器，型号SY3005D，佛山威捷电子设备制造厂；定时恒温磁力搅拌器，JB-3型，上海雷磁新径仪器有限公司；TOC分析仪，型号TOC-VCPH，日本岛津公司.1.2 富里酸的纯化与表征富里酸的提纯方法参照张德和等[8]采取的方法，所得样品用元素分析法、红外光谱进行表征.腐殖酸元素分析(C、H、N、O)采用FlashEA112型元素分析仪(美国热电公司),其结果见表1. 腐殖酸红外光谱的测定采用显微红外法,实验仪器为FTIR-8900型红外分光光度计(日本岛津公司)，其红外光谱如图1.表1中各个元素的组成以及图1中2 900 cm-1，1 720 cm-1,1 640 cm-1,1 250 cm-1附近处的吸收峰与彭福泉[9]对我国几种土壤中富里酸的研究结果吻合，表明经提纯后的物质是富里酸.1.3 Ti/PbO2阳极的制备将用砂纸打磨过的Ti片在丙酮中超声清洗，然后在质量分数为40%的NaOH溶液中90 ℃下浸泡60 min，再置入体积分数20%的盐酸中浸泡15 min，取出后放入蒸馏水中清洗. 采用电镀法预镀α-PbO2作为中间层，再采用阳极电沉积法制备β-PbO2 表面活性层[10].1.4 电催化降解实验实验溶液为模拟富里酸废水，配制200 mL一定质量浓度的富里酸溶液，投加一定质量浓度的NaCl增加溶液的导电能力，加入250 mL无隔膜电解槽中，用0.1 mol/L NaOH溶液和0.1 mol/L HCl溶液调节pH至所需值.设定稳流稳压电源的电压值，调节转速，连接阳极(Ti/PbO2)和阴极(Cu或不锈钢)，两电极间距为2 cm，恒压电催化降解. 间隔一定时间取样，经过0.45 μm滤膜后进行TOC测试，计算去除率：去除率=(TOC0-TOC)/TOC0×100%，式中：TOC0、TOC分别为处理前、后水样的TOC值.2.1 反应时间、阴极材料对催化降解反应的影响在初始pH 3.15、槽电压为15 V、富里酸质量浓度为20 mg/L、电解质(NaCl)质量浓度为3.0 g/L的条件下，以Ti/PbO2为阳极，分别以Cu和不锈钢为阴极，在2种体系下，观察不同电解时间下富里酸的去除率.图2表明采用Cu阴极处理时，电解1 h后TOC的去除率较高，达到98.62%,不锈钢电极上则达到95.34%；另外，从电解反应开始15 min，Cu电极对TOC降解速率明显高于不锈钢电极. 以Cu为阴极时，0～15 min TOC的去除率迅速上升，到15 min时，去除率已经达到95.47%，基本矿化完全，随后去除率缓慢增加.在电氧化处理FA时，Cu电极较不锈钢更适合充当电解池的阴极，可能是在Cu电极上难发生析氢反应，提高了电解效率；而且Fe的还原能力比Cu强，在无隔膜的电解池中，更容易还原阳极氧化的产物，造成无效做功. 因此，后续试验选择Cu为阴极，与阳极PbO2组成PbO2/Cu电解池. 从富里酸去除效果和经济的角度考虑，确定试验的最佳电解时间为15 min.2.2 槽电压对催化降解反应的影响恒电压电解模式中，电压是最重要的影响因素之一. 固定其他条件不变，以Ti/PbO2为阳极，以Cu为阴极，探讨直流稳压仪的允许工作电压范围内(0～30 V)TOC的去除效果.图3表明，TOC的去除率随着电压的增大呈现先变大后减小的关系，但是影响并不明显. 当电压处于5～20 V范围时，电压的增大可以有效地加快TOC的去除率，这可能是由于电化学降解过程中，主要是通过电解水产生·OH燃烧污染物[11]. 较高的电压对应高的电流密度，高的电流密度下，能电解产生的·OH更多，从而快速地分解富里酸. FA的去除率在20 V时达到最大，电压超过20V时，TOC去除率则平缓下降. 这可能是两方面的原因相互叠加的结果：首先，当电流密度增加到某个阀值，反应的控制步骤将由电化学控制变为传质控制，这时电流密度增加对反应速率的提高是很有限的[12]；其次，当电流密度不断增加时，反应体系中的降解副反应也会不断增强，与降解反应进行竞争，从而抑制甚至削弱降解反应的速率. 在本实验中，考虑TOC去除率和电解效率等因素，取反应的最佳电压为15 V.2.3 电解质质量浓度对催化降解反应的影响固定其他条件不变，改变电解质NaCl质量浓度进行电解实验，考察电流密度对降解过程的影响(图4).电解质质量浓度对 TOC 的去除率有较大影响，NaCl质量浓度由 0.5 g/L提高到2.0 g/L时，相应去除率由 45.36%升至 95.66%；超过2.5 g/L时，TOC的去除率达到99%以上.电解质质量浓度的提高能导致溶液电导率的提高，从而加快电子转移速率，加快了反应速率；其次NaCl电解质有其特殊性，当氯离子存在时，对于高氧超Ti/PbO2阳极,富里酸的间接氧化在氧化机理中可能占有重要的地位，氯离子对于富里酸的间接电氧化起到类似催化剂的作用,这种催化作用主要是由于Cl-在有机物氧化过程中阳极表面层和溶液本体反应生成·ClO,Cl2和·ClO2等强氧化性基团或物质，它们能与FA发生反应,使其被氧化分解(式(1)和(2)),从总体上提高了FA的TOC去除率[11].综合各种因素，可取最佳NaCl电解质质量浓度为2.0 g/L.2.4 pH对催化降解反应的影响在槽电压为15 V，富里酸质量浓度20 mg/L，电解时间为15 min，电解质(NaCl)质量浓度为2.0 g/L的条件下，分别调节富里酸溶液的pH为2.0、3.15(自然pH)、4.0、7.0、9.0、10.0,研究TOC去除率与溶液初始pH的关系(图5).pH的变化强烈影响TOC的去除率，只有在强酸性环境(2.0～3.15)下才能得到较高的去除率，随着pH的升高，TOC的去除率急剧降低. 这与ACF阳极氧化去除腐殖酸时得到的结果相似[13]. 不加酸碱调节的自然pH即为最佳条件，此条件下，TOC的去除率为97.42%.2.5 电化学降解FA的动力学研究富里酸降解主要受有机物初始质量浓度和羟基自由基浓度的影响，因此，其表观去除速率方程为[14]:上式中[·OH]是羟基自由基浓度，C是FA的浓度，k是常数.由于羟基自由基极活泼、浓度低、寿命又短，因此可近似地认为在一定的实验条件下(电压恒定)反应达到稳定状态后，[·OH]基本不随时间发生变化，d[·OH]/dt=0，则在一定富里酸初始浓度下，式(3)可简化为其中kobs为表观反应速率常数. 实验初期已测得富里酸的浓度与相应的TOC值有良好的线性关系，方程如下：(R2=0.992 4,线性范围5～100 mg/L).所以上式中obs是指用TOC表示反应速率时的表观反应速率常数.在初始pH 3.15、槽电压为15 V、电解质(NaCl)质量浓度为2.0 g/L的条件下，对富里酸初始质量浓度分别为20、40、60、80 mg/L的溶液进行20 min的电解，每隔5 min取样测TOC值，FA初始质量浓度对去除率的影响如图6A所示.图6A表明，随着富里酸初始质量浓度的增大，TOC的去除率逐渐降低.在不同FA 初始质量浓度下进行准一级动力学拟合，拟合结果见图6B. 拟合方程，相关系数等列于表2中.4种浓度下拟合线性程度很好，R2均大于0.96，说明富里酸在Ti/PbO2电极上的降解遵循一级动力学模型. 一级动力学的表观常数kobs随污染物浓度的变化而变化. 如图7所示，kobs随富里酸的质量浓度C增加而减小，呈负相关性.采用电沉积法制备了钛基PbO2电极，以富里酸为目标污染物，进行了电催化氧化降解水中富里酸的研究.考察了阴极材料，各种工艺因素对TOC降解效果的影响，初步探讨了降解反应的动力学特性，结果表明：(1)阴极Cu比不锈钢的去除效果好.(2)在PbO2/ Cu电解池中，NaCl质量浓度和pH对电氧化去除TOC的影响较明显，电解时间和电压的影响较小.当富里酸初始质量浓度为20 mg/L时，最佳工艺条件为电解质(NaCl)质量浓度2.0 g/L，初始pH 3.15，槽电压15 V，电解15 min，降解效率达到97.42%.(3)在PbO2/Cu电解池中，富里酸的电催化氧化降解符合表观一级动力学规律，表观速率常数随着富里酸初始浓度增大而减小，呈负相关性.Key words： fulvic acid; electrochemistry; Ti/PbO2 electrode; degradation 【相关文献】[1] 熊向陨.生物流化床去除三卤甲烷先质的动力学研究[D].西安:西安建筑科技大学，1998.[2] STEVENE A A, SLOCUM C J. Chlorination of organics in drinking water[J]. J Am Water Works Ass,1976,68:615-623.[3] 王曙光,栾兆坤.有机沸石对富里酸的静态吸附性能[J].环境化学，2004,23(6):659-653.[4] 吴彦瑜,周少奇. Fenton 法氧化/混凝作用去除腐殖酸的研究[J]. 环境科学, 2010, 31 (4):996-1001.[5] PANIZZA M, BOCCA C, CERISOLA G. Electrochemical treatment of wastewater containing polyaromatic organic pollutants[J]. Water Res,2000, 34(9):2601- 2606.[6] 蔡国君,沈钢. Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2阳极电化学氧化降解苯甲酸研究[J]. 环境科学与技术, 2011,34(7):17-19.[7] 王东.电化学氧化腐殖酸机理研究[J].上海环境科学,2007,26(5):203-206.[8] 张德和, 宋恩兰, 杨国仪, 等. 风化煤黄腐酸的结构表征[J]. 化学学报, 1981,39(5):401-409.[9] 彭福泉，高坤林，车玉萍，等.我国几种土壤中腐殖质性质的研究[J]. 土壤学报,1985,22(1):64-74.[10] 胡翔, 王程远. 修饰石墨基二氧化铅电极电催化氧化降解苯胺[J]. 北京工业大学学报,2011,37(11):1755-1760.[11] KIM S, CHOI S K, YOON B Y,et al. Effects of electrolyte on the electrocatalytic activities of RuO2/Ti and Sb-SnO2/Ti anodes for water treatment[J]. Appl Catal B:Environ,2010,97:135-141.[12] KAPALKA A, FOTI G,COMNINELLIS C. Kinetic modelling of the electrochemical mineralization of organic pollutants for wastewater treatment[J]. ApplElectrochem,2008,38:7-16.[13] 易芬云,陈水挟. ACF阳极氧化法去除水中腐殖酸的研究[J]. 功能材料,2011,42(4): 663-667.[14] LIU Yuan, LIU Huiling. Comparative studies on the electrocatalytic properties of modified PbO2 anodes[J]. Electrochim Acta,2008,53:5077-5083.。
二氧化铅阳极改性及电化学氧化性能研究进展
二氧化铅阳极改性及电化学氧化性能研究进展黄海彬;陈栩竺;施乐华;张帅;谢文玉【摘要】介绍了PbO2阳极的性质以及优缺点,并从基体、中间层、表面层三方面对PbO2阳极的改性方法进行了概述.总结、分析了不同改性方法改性后阳极的电化学氧化性能与其他主要性能,提出了现阶段PbO2阳极应用中存在的主要问题,并对今后PbO2阳极改性研究方向提出了建议.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】5页(P71-75)【关键词】PbO2阳极;电化学氧化性能;改性【作者】黄海彬;陈栩竺;施乐华;张帅;谢文玉【作者单位】广东石油化工学院环境科学与工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院环境科学与工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院环境科学与工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院环境科学与工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院环境科学与工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TQ153.2随着我国工业的迅速发展，工业废水量不断增加，水体污染日益严重。
工业废水成分复杂、污染物浓度高，如果直接排放会严重污染环境，而处理起来费用又高，且单一的处理方法通常难以达标。
电化学氧化技术作为一种绿色环保的污水处理技术，在工业废水的处理中应用越来越广泛。
电化学氧化反应可以在常温常压条件下进行，反应过程中产生的强氧化性基团能将废水中的有机物降解成一些简单的有机低分子化合物、二氧化碳和水。
此外，电化学氧化设备也相对简单，易于操作和维护。
PbO2是常用的电化学氧化阳极材料之一，方晶体结构，导电性能良好，耐腐蚀性强，也是典型的DSA材料。
但PbO2阳极在实际工程应用中也还存在一些问题，如强度不高、易变脆且难加工、涂层易剥落且剥落后毒性大等[1]。
为了提高PbO2阳极的性能，促进PbO2阳极在工业上的应用，许多研究者针对电催化活性、机械强度与涂层剥落进行了大量的研究。
掺杂钛基二氧化铅电极的制备及催化性能的研究
第 ３ 第 ３期 ３卷 ２０ ０ ６年 ３月
ｏ ． ３， ｏ ３ Ｍａ ． ｏ ６ ｒ２ ｏ
Ａ ｐｉ ｄ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｐ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ
一
直是 国 内外 研究 的热点 和重 点． 主 要介绍 了掺杂 钛基 二 氧化铅 系列新 型 电极 的
机物 ¨ ． Ｊ该法 使 有 机 物 分 解 更 彻 底 ， 易 产 生 有 毒 不
制 备工 艺及其 电催 化 氧化 降解 有 机 污 染物 的性 能 ， 为研 制 和筛选 出适用 于有 机废 水处 理 的高效催 化 电 极材 料 提供 了一定 的依 据 ．
ＬＵ Ｌ－ ＷＥ ｉｇ， Ｉ ｕｈ ｉ， Ｉ ｕ － ｉ Ｉ ｉｉ， Ｎ Ｑｎ Ｌ －ｕ Ｊ Ｙ ｅｆ ｌ Ｘ ｅ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｈｍ ｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＵ ｉ ｒ ｔ， ａｂｎ１０ ０ ，ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ａｂ ｎｉ ｅｉ ｎ ｅｓｙ Ｈ ｒｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ Ｃ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｖ ｉ
的中间产物， 更符合环境保护的要求 ， 尤其可以使非 生化降解的有机物转化为可生化降解 的有机物（ 如 芳香物开环氧化为脂 肪酸） 或使 有毒 有害的有机 ，
物转 化为低 毒无 害 的物质 ， 高了可 生化性 ， 提 在难 生 化 降解 有 机 物 的 预 处 理 方 面 有 着 良好 的 应 用 前
Ａｂｓｒ ｃ Ｉ ｈｉ ａ ｅ ，ｄ ｐ ｄ ｌ ａ ｉ ｘｄ ｌ ｃｒ ｄ ｎ Ｔｉｓ ｂ ｔａｅ ｓｐｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｌ ｃｒ ｄ ｐｏ ｉｉｎ ．Ｅｌｃｒ — ｔ ａ ｔ：ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｅ ｅ ｄ ｄ ｏ ｉｅ ｅｅ ｔｏ ｅ ｏ ｕ ｓｒ ｔｓｗａ ｏ ｕ ｅ ｙ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｓｔ ｏ ｅ ｔｏ
钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层
钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层2016-08-17 13:10来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部二氧化铅电极钛阳极铅系涂层电极是指在钛基体上涂覆氧化铅的电极。
二氧化铅电极在水溶液中电解时具有析氧电位高,氧化能力强,耐腐蚀性好、导电性好、可通过大电流等特点。
因此二氧化铅氧化物作为重要的电极被广泛应用。
目前,二氧化铅电极广泛使用钛作为电极基体,即钛基二氧化铅电极(Ti/β-PbO2)。
由于β-PbO2固有的电积畸变使β-PbO2与基体不能牢固地结合,使用过程中钛基体会产生氧化物薄膜,会使金属钛钝化,导致导电困难。
为了提高二氧化铅电极的坚固性、导电性和耐腐蚀性,研究人员对电极底层和表面层进行了改进,并增加了中间层。
中间层的作用是加强基体与活性层的附着力, 避免涂层脱落,防止钛基体的钝化,保护钛基体不被氧化,避免高阻性二氧化钛氧化膜的生成,从而有利于提高电极的寿命和稳定性。
范洪富等制备了含SnO2中间层的PbO2电极,结果表明增加SnO2中间层可有效提高PbO2电极的电催化性能。
尹红霞等采用电沉积-热解氧化法制备了含中间层SnO2+Sb2O3的钛基体二氧化铅电极(Ti/SnO2 + Sb2O3/PbO2)。
研究表明, Ti/SnO2+ Sb2O3/PbO2电极对甲基橙具有很好的脱色降解作用,锑掺杂量摩尔比Sn∶Sb = 10∶1 时,电极的脱色降解效果最优。
徐亮等制备了Ti/PbO2电极和含有中间层的Ti/MnO2/PbO2电极。
结果表明, 含有中间层的Ti/MnO2/PbO2电极的稳定性、寿命、析氧电位以及电催化活性都较不含中间层的Ti/PbO2电极有所提高。
在电沉积β-PbO2层时,由其晶体结构所决定,不可避免地产生β-PbO2镀层内固有的内应力,可通过向涂层中掺杂防腐蚀的、电化学性能不活泼的颗粒物料和纤维物料来消除这种内应力。
因此掺杂其他物质成为当前研究的重点。
Liu等制备了Ti/Bi-PbO2电极。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关键 词 ： 酸性 红 １ 电化 学 ８ 脱 色
有多个官能团和复杂的芳香族结构 ， 以至于其难以
酸性红 １（ Ｒ ８ ， ８ Ａ １）分子结构式如图 １化学纯 ； ，
去离子水 ； 无水硫酸钠 ， 氯化钠 ， 浓硫酸 ， 浓盐酸 ， 氢 氧化钠 ， 重铬酸钾 ， 硫酸银 ， 硫酸汞， 酸亚铁铵 ， 硫 邻 苯二甲酸氢钾， 邻菲 哕啉 ， 六氯铂酸钾 ， 六水 氯化钴 均为分析纯 （ Ｒ 。 Ａ ）
酸性红 １ 是偶氮类 染料中具有代表性 的一种 ８ 染料 ， 它能分解产生 ２ 多种致癌芳香胺 ， Ｏ 经过活化
在硫酸钠和氯化钠பைடு நூலகம்种 电解质体系下 的不同降解机
理。
作用改变人体的 Ｄ Ａ结 构引起病变 和诱发癌症 ， Ｎ
其化学结构式如图 ｌ 。
１ 试验部分
１ １ 试 剂 ．
印染废水难以脱色主要是因为合成染料通常含
考察了 电压 、 电流、 电解质含量 、 Ｈ值 等因素对酸 ｐ
性红 １ 电化学降解 的影 响， ８ 同时探讨 了酸性红 １ ８
自 制无机玻璃 电解槽（０ ｍＸ１ ２ ｃ ０ ｍＸ１ ｍ ， ｃ ６ ） ｃ
钛基二氧化铅 阳极 （３ｃ ｃ １ ｍ ， １ ｍＸ６ ｍＸ０ ） 泡沫镍 ．ｃ
第５ 期
钛基二氧化铅阳极、 泡沫镍 阴极电化学降解偶氮类染料酸性红 １ ８的研 究
１ ７
钛 基 二 氧 化 铅 阳极 、 沫镍 阴极 泡 电化 学 降解偶 氮类 染料 酸性 红 １ ８的研 究
查 磊 史雪莲 秦娜娜 王 斌
（ 四川大学建筑与环境学院， 成都 ，１０ ５ ６０ ６）
电压、 电解质含量、 溶液 ｐ Ｈ值对 酸性红 １ ８降解效
时 间 （） ｈ
果 的影响 ， 并通过最优条件试验对硫酸钠 电解质体 系和氯化钠 电解 质体 系中酸性红 １ 溶 液 的色度、 ８
Ｃ Ｄ去除率进行研究。 Ｏ
１３ ３ 添加 隔膜 试验 ．．
图 ２ 电流 强度对酸性红 １ ８降解的影响
金刚石电极上的氧化Ｅ］ ｔ。 ａ
１２ 装 置及 仪器 ．
ｐ Ｈ标 准缓 冲剂 ： 苯 二 甲酸 氢钾 （ Ｈ 值 一 邻 ｐ ４ｏ ） 混合磷 酸氢钾盐 （Ｈ 值 ＝６８ ） 四硼酸钠 ．ｏ、 ｐ ．６ 、
（ Ｈ 值 ＝ ９ １ ） ｐ ．８ 。
本研究以钛基二氧化铅作 阳极 ， 泡沫镍作阴极 ，
摘 要
以钛基二氧化铅作阳极 ， 泡沫镍作阴极对偶氮类染料酸性红 １ 溶液进行 电解 。在不添加隔膜 ８
的条件下 ， 考察 了电压、 电流、 电解质含量、 Ｈ值等因素对酸性红 １ ｐ ８电化学降解的影响， 同时对不 同降解时间后 Ａ １ Ｒ ８的相对残余浓度与时间的相关性进行分析 ， 结果表明， 酸性红 １ ８的降解符合
流稳定 电源 （￣３ Ｏ ，Ｊ１型精 密 增 力 电 ０ ０Ｖ， ～５Ａ）Ｊ一 动搅拌 器 ， ＨＳ２Ａ 型数 字酸度 计 。 Ｐ －５
１ ３ 方 法 ．
１３ １ 试 验废 水 ．．
试验 条件 ： 添加 隔膜 ， ｚ Ｏ 不 ＮａＳ ４的质 量浓 度
１ｇ・ 一、 ０ Ｌ 极板间距 １ ｍ、 ２ｃ 电解槽酸性红 １ 的质 ８
生化降 解口 。传统 的印染 废水 脱 色方 法有 ： ］ 吸附
法 絮 凝 法 Ｉ 臭 氧 化 学 氧 化 法 、 ｅ ｔｎ试 剂 引、 － 引、 Ｆ ｎｏ
法Ｉ 高级氧化技 术 以及 电芬 顿法［ ９ － 引、 。 。］ 一 。但 这 些方法都存在运行不稳定 、 运行费用高等问题。
而 电化学氧化技术 由于其电子供给的独特性 ， 提供 了一种稳定、 清洁 、 廉价和用途广泛的印染废水
脱色 技 术［］ 。随着 近 年 来 钛基 工作 电 极 制 备 技 术
的发展 ， 利用各种高析 氧电位钛基工作电极进行 电
化学降解有机物 已成为热 门的研究课题。Ｌ 等［］ ｉ １ １
１０ ／ ０ ｍｇ Ｌ酸性 红 １ ８溶液 。
１ ３ ２ 无 隔膜 实验 ．．
取 ３Ｌ酸性红 １ 溶液加入 电解槽 ， ８ 以硫酸钠为 电解质 ， 钛基二氧化铅电极作为阳极 ， 泡沫镍电极作
为阴极 ， 分别调节 电流 、 电压 、 电解质含量 、 溶液 ｐ Ｈ 值进行单变量试验 ， 考察硫酸钠电解质体系中电流 、
量浓 度 １０ｍｇ・Ｌ 、 始 ｐ 值 为 ７ 搅 拌 速 度 ０ ～ 初 Ｈ ， １０ ｍｉ＿。改 变 电流 强 度 Ｉ的条 件 下 进 行 电解 ２ｒ・ ｎ 。 反应 ， 定时取 样分 析测定 ， 果如 图 ２ 结 。
精确称量 ０ １ ．ｇ酸性红 ｌ 溶解于 ６０ 去离子 ８ ０ｍｌ
水， 转移至 １０ ｍｌ ０ ０ 容量瓶 ， 稀释至刻 度线， 配制成
１ ８
四川化 工
２ １ 电流 强度 的影 响 ．
第１ ４卷
２ １ 第 ５期 ０ １年
阴极 （３ｃ ｃ ． ｍ）无 纺 布离 子 交换 膜 。 １ ｍＸ６ ｍＸ０ １ｃ ，
Ｂ １４ Ｓ ２ Ｓ型 电子 分 析 天 平 ， Ｓ ０Ｌ型 电子 天 平 ， Ｂ ６０
Ｕｔ ０ ＳＭ００型光 谱仪 ， １１系列型双路可跟踪直 ＨＹ ７
Ｎａ
研究 了苯酚在 Ｔ／ ｎ ２Ｒ ０ 和 Ｐ 这三种在不 同 ｉ ０ 、ｕ ２ Ｓ ｔ
阳极 上 的 降 解 路 径 。Ｍａｃ ａｉ ａ和 Ｇｉｃｍｏ ｒｏＰ ｎｚ ｚ ａｏ
图 １ 酸性红 １ ８的分子结构式
Ｃ ｒ ｏａ ｅｉ ｌ研究了 Ｔ／ ｂ ￣ Ｔ／ ｉ ｕ ２ ｓ ｉ Ｏ 和 ｉ Ｒ ｏ 对制革废水 Ｐ Ｔ 的电化学氧化［ １ 。Ｚ ｕ Ｓ ｉ ｈ 和 ｈ 等研究 了苯酚在镀硼