電催化及光電催化氧化印染廢水的研究.pdf

1、染料及印染工業(yè)的單位產(chǎn)品耗水量很高，該行業(yè)廢水具有水量大、色度高、成分復雜、對環(huán)境的危害大等特征，因此染料及印染廢水的降解脫色處理一直是主要的環(huán)境熱點之一。電催化氧化和光電催化氧化都是近年發(fā)展起來的高級氧化技術，由于具有處理效率高、操作簡便、應用靈活、易于自動化、環(huán)境友好等優(yōu)點，因而在染料及印染廢水處理的研究中受到廣泛的關注。 本文分別進行了光電催化和電催化降解染料的實驗。在光電催化研究中，以TiO<,2>為陽極，鈦網(wǎng)為陰極，研

2、究了活性艷紅K-2BP在NaCl和Na<,2>SO<,4>電介質(zhì)中的降解情況，深入探討了兩種電解質(zhì)在光電催化降解染料中的作用，研究了電解質(zhì)濃度，溶液pH值的影響，并探討了在混合鹽電解質(zhì)存在下，活性艷紅K-2BP的降解行為。研究表明，以NaCl為電解質(zhì)時，Cr會轉(zhuǎn)化為氧化性很強的活性氯，活性氯及光電的共同作用，加速了染料的降解。以Na<,2>SO<,4>為電解質(zhì)時，SO<,4><'2->在光電的作用下將發(fā)生兩類反應，一部分SO<,4><'

3、2->捕獲光生空穴和HO<'->，對光電催化降解染料起抑制作用；另一部分SO<,4><'2->將發(fā)生反應生成H<,2>O<,2>在進行電催化降解實驗時，我們用自制的鈦基RuOx-PdO為電極，以常見的一種染料甲基橙為底物，濃度為100mg/L，以0.1mol/L NaCl為電解質(zhì)，進行了電催化氧化降解的研究，通過多種分析手段，對甲基橙降解的中間產(chǎn)物進行了檢測。研究表明，電解過程中能夠產(chǎn)生小分子量物質(zhì)，氯取代物，苯衍生物，長鏈烷烴，及無機

4、陰離子等物種。氯代物的產(chǎn)生表明電解過程中生成的活性氯攻擊甲基橙分子，使其發(fā)生斷鍵，參與降解反應。長鏈烷烴的出現(xiàn)表明氮與甲基相連的C-N鍵能夠在反應中斷裂，生成含有甲基的自由基。含有兩個苯環(huán)的有機物的出現(xiàn)表明，在反應中生成的一些有機物除了可以被繼續(xù)降解外，還可以發(fā)生聚合反應，生成較復雜的有機物。然后再進一步被降解掉。綜合各種數(shù)據(jù)，我們推測了甲基橙的電降解機理。其降解機理大致如下所述，分三個步驟：首先，電氧化過程中產(chǎn)生的活性氯、羥基等活性物

5、種，進攻甲基橙分子，從而產(chǎn)生斷鍵。活性氯可以進攻偶氮與苯環(huán)相連的C-N鍵，形成氯取代物；磺酸基也受到攻擊，而從分子上脫去，形成SO<,4><'2->；偶氮基團可能轉(zhuǎn)化為N<,2>，或其他含氮陰離子；氮與甲基相連的C-N鍵也發(fā)生斷裂，形成甲基自由基。然后，第一步形成的物質(zhì)進行聚合或再分解，其中含甲基的自由基發(fā)生聚合反應從而生成了飽和長鏈烷烴，同時也可以相結(jié)合而生成小分子化合物；第一步生成的氯取代物及其他可能存在的有機物，進一步被活性物質(zhì)攻