金屬及石墨電極在含油介質(zhì)中的電化學(xué)行為研究.pdf

1、目前我國水中油類常用的分析方法包括重量法、紫外分光光度法、熒光光度法以及1996年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)方法紅外光度法等，這些方法通常都需要將采集的樣品送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理和檢測，不便快速及時地提供數(shù)據(jù)，另外由于儲存運(yùn)輸?shù)葐栴}使樣品放置時間延長，還會使樣品中的低沸點(diǎn)成分揮發(fā)，影響了測量的準(zhǔn)確性，因此，油的自動在線監(jiān)測顯得尤為重要，樣品無需萃取、分離等預(yù)處理工序的測試方法將是大勢所趨。 污水中油類含量的在線監(jiān)測技術(shù)在船舶上的應(yīng)用研究較多，對

2、結(jié)果的靈敏度和準(zhǔn)確度都要求很高，監(jiān)測多采用的是光散射原理或以熒光法輔助，設(shè)備精密，不適宜大范圍使用。電阻法的優(yōu)點(diǎn)是無需溶劑萃取，避免了對環(huán)境造成二次污染，并可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。缺點(diǎn)是靈敏度不夠高，電極容易被污染；親油膜在每次測量之后都需要作再生處理，所以目前尚未商品化。本論文研究了不同電極對海水中油的電化學(xué)信號的響應(yīng)，為今后優(yōu)化電阻法測油技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。 本論文通過模擬海水中油的三種存在狀態(tài)，以不同金屬及石墨做電極，采用電化學(xué)阻抗

3、和恒電位階躍技術(shù)研究了不同電極在含油氯化鈉溶液中的電化學(xué)行為特征，測量了不同油含量體系中電化學(xué)信號隨時間的變化，分析其行為特征并提出了相應(yīng)的等效電路。論文取得了一定的研究成果，結(jié)論如下： 1．金屬電極 (1)鉑黑電極在純油液中靜置的時間越長，吸油量越多，在海水中測得的界面電容就越小。尤其在一小時內(nèi)電容變化明顯，兩小時后電極基本上達(dá)到吸附穩(wěn)定，電容變化越來越小。 (2)在油水體系中，鎳電極和鉑電極在有油存在時的電容

4、值明顯低于空白溶液中的電容值，其中多孔電極的電容變化比平面電極明顯，而泡沫鎳的測試結(jié)果又比鉑黑更為明顯，也即用泡沫鎳做電極比用鉑黑的電化學(xué)信號響應(yīng)顯著。油含量從5％增加到10％時，電容隨油含量的變化不再明顯，可能與吸附接近飽和有關(guān)。 (3)比較鉑黑電極在純油液和油水體系中的電位階躍電容值可以看出，純油液中的電容值要小一些，說明在純油液中吸油量要大一些，在油水體系中存在油和水的競爭吸附，吸油的同時也吸水。 (4)由于油在鎳

5、片和泡沫鎳電極上有緩蝕作用，所以在油水體系中，油濃度增大使得電極上吸附的油增多而導(dǎo)致反應(yīng)電阻逐漸增大。 2.石墨電極 (1)在分散油體系中，通過測量電化學(xué)信號，根據(jù)電位階躍電容值和交流阻抗擬合電容值所計(jì)算的相對覆蓋度數(shù)值可以看出，蠕蟲狀膨脹石墨的覆蓋度最大，粉狀膨脹石墨次之，然后是球形石墨，最小的是鱗片石墨。覆蓋度大，說明表面被油所覆蓋的面積大，吸油量大。可以看出這個順序所測吸油量的結(jié)果一致。根據(jù)覆蓋度及制作電極的情況篩

6、選出粉狀膨脹石墨最適合制作電極。 (2)在分散油體系中膨脹石墨的吸附量在幾分鐘內(nèi)就達(dá)到飽和，之后電位階躍電容隨著時間的延長改變不大，說明蠕蟲狀膨脹石墨保油能力比粉狀膨脹石墨的強(qiáng)。 (3)吸附量受多種因素的影響，溫度降低、油含量的減少以及體系含鹽量的增加都會導(dǎo)致吸附量降低。吸附實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果均表明，粉狀膨脹石墨的吸附符合Langmuir吸附等溫規(guī)律。 (4)在低含量油體系中，以溶液電阻的變化表征油含量變

7、化存在困難。 (5)在高含量油體系中，對于不同油品來說，油品的粘度越大，所測的溶液電阻越大；溶液電阻隨著油含量的增大而有升高趨勢；測試中還發(fā)現(xiàn)，溶液電阻值隨浸泡時間的延長而增大，20min時達(dá)到最大，之后，隨著時間的延長，溶液電阻反而減小。 通過比較泡沫鎳電極和膨脹石墨電極的相對覆蓋率可以知道，膨脹石墨的相對覆蓋率比多孔的泡沫鎳要大，說明膨脹石墨的吸油能力更強(qiáng)，而且膨脹石墨做電極還具有成本低，不易腐蝕，對油的電化學(xué)信號響