TiO2-ACF-石墨板電極電化學(xué)穩(wěn)定性及其降解苯酚的影響因素研究.pdf

1、含酚廢水主要來源于煤化工、石油煉制、焦化、染料、食品、農(nóng)藥與醫(yī)藥及高分子材料合成等領(lǐng)域，其生物毒性高，是一類難降解的有機(jī)廢水，受到工程界的高度關(guān)注。因此含酚廢水的處理也成為研究的焦點(diǎn)之一。
　　廢水電化學(xué)處理是一種環(huán)境友好的處理技術(shù)。本文利用負(fù)載二氧化鈦(TiO2)/活性炭纖維氈(ACF)-石墨板為陽極，石墨板為陰極構(gòu)成電化學(xué)氧化體系，以苯酚模擬廢水為研究對(duì)象，在課題組前期研究工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了影響該體系電化學(xué)降解苯酚穩(wěn)定

2、性的主要因素及其有效的解決方案，為該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下：
　　為了提高ACF負(fù)載TiO2牢固程度，采用“瓶中造船”法將TiO2原位合成在ACF的微孔內(nèi)，有效的提高了電極的抗水流沖擊能力。在此基礎(chǔ)上開展了對(duì)100mg/L苯酚模擬廢水的電化學(xué)氧化降解的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法制備的電極對(duì)苯酚的降解速率加快，TiO2/ACF電極的使用壽命明顯增加。
　　在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiO2/ACF電極工作不穩(wěn)定的原因

3、不僅在于TiO2負(fù)載的牢固程度，而且在電化學(xué)降解苯酚的過程中產(chǎn)生多種中間產(chǎn)物，如對(duì)苯二酚、鄰苯二酚、對(duì)苯醌等會(huì)與苯酚競(jìng)爭(zhēng)吸附位及催化活性位點(diǎn)，這也是影響該電極工作穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。本文從競(jìng)爭(zhēng)吸附和電催化兩方面系統(tǒng)研究了苯酚降解過程中環(huán)狀中間產(chǎn)物對(duì)苯酚降解過程的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)中間產(chǎn)物的存在會(huì)嚴(yán)重影響苯酚在TiO2/ACF電極上的最大吸附容量和吸附速度；競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiO2/ACF電極對(duì)苯醌的吸附速度最快。電催化結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)苯二酚在陽極被

4、氧化為對(duì)苯醌；在陰極又會(huì)將其還原為對(duì)苯二酚。進(jìn)一步采用膜分離電解池兩極的物質(zhì)傳遞方法，發(fā)現(xiàn)對(duì)苯二酚及對(duì)苯醌的電化學(xué)轉(zhuǎn)化被有效的抑制。
　　為進(jìn)一步提高TiO2/ACF電極電催化降解苯酚的實(shí)用性。本文嘗試從不同的途徑對(duì)該電化學(xué)體系進(jìn)行改進(jìn)：其一，通入空氣協(xié)同。利用氧氣在陰極的化學(xué)反應(yīng)生成含氧自由基和過氧化氫等，可以加快苯酚的降解速度，但中間產(chǎn)物的積累更加嚴(yán)重。其二投加過氧化氫的協(xié)同。TiO2/ACF電極能催化一定濃度的過氧化氫快速產(chǎn)