氧化物涂層陽(yáng)極氧化與派生過(guò)硫酸鹽氧化復(fù)合降解剛果紅

1、氧化物涂層陽(yáng)極氧化與派生過(guò)硫酸鹽氧化復(fù)合降解剛果紅電催化的處理技術(shù)貝脊操作簡(jiǎn)貳、處理效率高、易寞現(xiàn)口功化、壞境飛容好等優(yōu)點(diǎn)，叵具卜標(biāo)是工業(yè)化要求其由其礎(chǔ)研究向應(yīng)用研究轉(zhuǎn)化。因而需要改進(jìn)的方面很多。電極一直處于電催化氣化杓核心地位，研制廉價(jià)、島效的電極材料井應(yīng)用，解決電極壽命、電催化活性和選擇性等問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)電催化反應(yīng)以、提高電流效率以及決定反應(yīng)能耗高低的關(guān)鍵因素2“本章研究了以Ti/Sn-Sb氧化物涂層陽(yáng)極電斛系下過(guò)碩酸鹽的生成以及剛果紅的降解規(guī)律*并試圖尋求鉗電極的替代電極&2,2實(shí)驗(yàn)部分22.實(shí)驗(yàn)方法取濃汝5仲mol/L的剛果紅溶液300ml加入到電解池ATi/Sn-Sb氟*物涂層陽(yáng)

2、極石舉陰扱.加入一定盤(pán)的無(wú)水硫酸鈉，調(diào)節(jié)pH,収樣.純水作參比測(cè)572nm處吸光度值dASCOV-550紫外/可見(jiàn)/近纖外分光光度儀，H本分光株式會(huì)杜片記為同時(shí)測(cè)定TOC(LiqulTOC-II分析儀,lementar公司)記為T(mén)OC0,接通電源進(jìn)行電解，調(diào)節(jié)電流.毎隔一定時(shí)間，取樣測(cè)定吸光度值和TOC,記為Ai和TOC】。氫氣化銀定性檢測(cè)過(guò)硫酸鹽'碘屋法定屋測(cè)定過(guò)硫酸鹽口脫色率-(Ao-AX/AoiOO%式中，&,拓為處理前、后體系在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的就大吸光度。TOC去除=(TOCo-TOCJ/TOCa100%式中：TOC0fTOCt為處理前、后水樣的總有機(jī)碳。反應(yīng)裝由示恿圖l

3、.Ti/Sn-Sb軟化物涂戻陽(yáng)極Fig2Reactiondevicefigure1Ti/Sn-Sb-oxideanode2Graphitecathode定性檢測(cè)過(guò)硫酸鹽定性檢測(cè)過(guò)硫酸鹽的原理(的：堿性或中性條件下，淺綠色的Ni(OHb和含有過(guò)S2OF的溶液混合時(shí)，會(huì)生成黑色的氧化線(IV)的水介物：Ni(OH)2+S2O82+2OH-NiO(OH)2i+SO42+H2O(2.1)Ni(OHh+S2O«2-NiO(OH)2l+SO42+H2O+Ni2*(2.2)S2O82-nf水解成HSOj仙，HSOJ很難進(jìn)步水解成H2O242»過(guò)硫酸鹽需經(jīng)減壓水解、蒸18才可得到較高濃度的

4、H2Q243,o實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，HSO5-也可和Ni(OH)2反應(yīng)生成黑色沉淀，所以木文中的過(guò)瞌酸鹽包括S?O和HSOfo另外，考慮S2O82-利HSO“J因?yàn)檠趸袡C(jī)物和熱分解而消耗，所以用衣觀濃度衣示過(guò)硫酸鹽的產(chǎn)量。取剛果紅濃度50nmol/L、pH=3.0>Na2SO4=0.5mol/L>1=1.2A.電解時(shí)間40分鐘的水樣2ml,加入到10ml飽和Ni(OH)2溶液中,震蕩后有黑色沉淀生成,說(shuō)明在我們采用的電解體系中的確能生成過(guò)二硫酸鹽。2.3結(jié)果和分析陽(yáng)極電流強(qiáng)度對(duì)剛果紅色度去除率和過(guò)硫酸生成屋的影響圖2.2顯示了陽(yáng)極電流強(qiáng)度對(duì)剛果紅色度去除率和過(guò)硫酸牛:成最的影響的變化曲線

5、，結(jié)果衣明剛果紅的色度去除率出現(xiàn)了由低到高再到低的峰值變化，血過(guò)硫酸鹽表觀濃度整體上隨著電流強(qiáng)度的增加而增加，但是在電流為1.IA時(shí)過(guò)硫酸鹽生成駁卻比0.9A時(shí)小，這表明在電流為0.9A時(shí)在陽(yáng)極I：發(fā)剛果紅降解與過(guò)硫酸鹽生成的競(jìng)爭(zhēng)最為激烈，并11此時(shí)剛果紅的降解占IKr主動(dòng)使得較多的電能用對(duì)剛果紅的降解I:,因而過(guò)硫酸鹽的表觀濃度較低:此后過(guò)硫酸鹽的生成又逐漸占據(jù)上動(dòng)使得過(guò)硫酸鹽的衷觀濃度逐漸提高。實(shí)齡過(guò)程屮發(fā)現(xiàn)電流強(qiáng)度越高體系溫度升溫越高，這表明電能浪費(fèi)在電阻上的能耗越多，在電流強(qiáng)度為1.5A時(shí)體系溫度升高了19C,而電流強(qiáng)度為I.3A時(shí)升高了15.5V,從這一角度考慮能量消耗的問(wèn)題，同時(shí)兼

6、顧考慮剛果紅的色度去除率和過(guò)硫酸鹽的空成量，本實(shí)驗(yàn)最終選定考察的電流強(qiáng)度為1.3A。過(guò)硫酸赴濃度(Umwl/L)色度去除率().過(guò)硫酸赴濃度(Umwl/L)色度去除率().圖2.2鋤釧陽(yáng)極屯流強(qiáng)度對(duì)過(guò)碓酸鹽產(chǎn)址和剛果紅色度去除率的影響Fig.2.2InfluenceofTi/Sn-Sb-metaloxidccoatinganodecurrentintensityonpersulfateyieldandCongoredcolorremovalratiopH=2.5,Na2SO4=0.56mol.Lt=lh硫酸鈉濃度對(duì)剛果紅色度去除率和過(guò)硫酸生成量的影響圖2.3顯示了硫酸鈉濃度對(duì)剛果紅色度去除率和

7、過(guò)硫酸生成雖的影響，在不同硫酸鈉濃度條件F過(guò)硫酸鹽的生成雖出現(xiàn)了峰值變化，在硫酸鈉濃度為0.56mol/L時(shí)岀現(xiàn)了最大值。這表明并不是硫酸鈉的濃度越高越利于過(guò)硫酸鹽的生成，反而過(guò)高的濃度會(huì)抑制其生成，而此時(shí)也會(huì)造成硫酸鈉的過(guò)量使用而帶來(lái)浪費(fèi)資源的問(wèn)題。過(guò)硫酸鹽的生成規(guī)律則表明并不是硫酸鈉的濃度越高過(guò)硫酸鹽的生成量就越大。而剛果紅的色度去除率卻隨著硫酸鈉濃度的增加而進(jìn)一步升高，兩者出現(xiàn)了近似的線性關(guān)系。剛果紅色度去除率的變化規(guī)律表明硫酸鈉濃度的刃拓使溶液中電解質(zhì)濃度升拓，進(jìn)而使電能的利用率得到了提升。硫酸鈉濃度分別為0.42mo"L、0.49mol/L>O.56mol/L和0.6

8、3moVL時(shí),體系溫度分別提高了21.5C、20.5C、15.5°C和22.5°C,從此可以看出硫酸鈉濃度為O.56mol/L時(shí)體系溫度最低,因ifj此時(shí)電能用在對(duì)水樣的加熱上柑對(duì)較少，而主耍用于對(duì)剛果紅的降解上，這也符合了剛果紅的色度去除率在硫酸鈉濃度為0.56mol兒時(shí)最高的現(xiàn)彖。綜合考慮選取硫酸鈉濃度為O.56mol/L時(shí)較合適。04004!oy0*0»0«04004!oy0*0»0«硫酸鈉濃度（朗L）過(guò)85酸鹽濃度umudp色度去除率圖2.3硫酸鈉濃度對(duì)過(guò)硫酸鹽產(chǎn)城和剛果紅色度去除率的影響Fig.2.3InfluenceofS

9、odiumsulphateonpersulfateyieldandCongoredcolorremoval.pH=2.5,t=lh,Pt1=1.3A,對(duì)剛果紅色度去除率和過(guò)硫酸生成量的影響不同pH對(duì)剛果紅色度去除率和過(guò)硫酸生成量的影響如圖2.4所示。從圖2.4得出，在較低pH條件下有利于過(guò)硫酸鹽的生成，這是由于HSO4比SO占更容易被氧化成S2O的緣故，但不同pH條件下差別不大。出現(xiàn)了近似于隨著pH的升高過(guò)硫酸鹽生成最降低的趨勢(shì)。而剛果紅的色度去除率卻在pH為1.5和3.0處岀現(xiàn)了較高數(shù)值，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)任較低pH條件卜剛果紅不穩(wěn)定易生成部分沉淀何使色度去除率升高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在沒(méi)有出規(guī)沉淀時(shí)較高

10、的pH條件有利于剛果紅色度2；除率的提高。圖2.4pH對(duì)過(guò)硫酸鹽產(chǎn)呈和朋杲穴色度去除率的影響Fig2.4InfluenceofpHonpersulfateyieldandCongoredcolorremovalratioNa2SO4F0.56moLl/,t=lh.Pt1=1.3A圖2.4pH對(duì)過(guò)硫酸鹽產(chǎn)呈和朋杲穴色度去除率的影響Fig2.4InfluenceofpHonpersulfateyieldandCongoredcolorremovalratioNa2SO4F0.56moLl/,t=lh.Pt1=1.3A過(guò)硫酸鹽濃度三nom色度去除率)電解時(shí)間的影響由圖2.5可見(jiàn)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，體系

11、溫度、過(guò)硫酸鹽表觀濃度和剛果紅色度去除率均升高，具中過(guò)硫酸鹽表觀濃度在前30分鐘電極未包裹時(shí)很低，當(dāng)電極彼包裹后過(guò)硫酸鹽的半成速率得到了提升，但是過(guò)硫酸柚的表觀濃度較低。2.4本章小結(jié)實(shí)驗(yàn)整體而言無(wú)論是過(guò)硫酸鹽的產(chǎn)量還是刖果紅的色度去除率都不高。苴原因可能有以下幾點(diǎn)：1) Ti/Sn-Sb氧化物涂層陽(yáng)極電極材料不適合本實(shí)驗(yàn)所選的使用剛果紅模擬的燃料廢水。2）Ti/Sn-Sb氧化物涂層陽(yáng)極包褰后陽(yáng)極材料無(wú)法（或很難）達(dá)到過(guò)硫酸鹽析出的析出電位.3）Ti/Sn-Sb氧化物涂層陽(yáng)極包裹后整個(gè)體系升溫很快，這表明此時(shí)人部分電能轉(zhuǎn)化成r電能，而并未主耍用r對(duì)剛果紅的降解和過(guò)硫酸鹽的生成上。4）使用Ti/Sn-Sb氧化物涂層陽(yáng)極處理效果并不好，鉗陽(yáng)極被認(rèn)為是最好的陽(yáng)極材料，因而在下一章將使用鉗陽(yáng)極進(jìn)行研究。過(guò)脈