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钛阳极 钛电极 有机废水降解钛阳极 钛电极 电化学钛电极

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2017-09-26 | 浏览:710次 ]

有机废水的降解处理利用电催化钛阳极钛电极——宝鸡智铭钛阳极钛电极
染料、纺织、医药、化工等排放的工业废水成分复杂,有机物浓度高,而且含有毒乃至生物难降解物质,传统的生物法在处理这类废水时显得无能为力,现今广泛使用的方法有混凝沉淀,吸附,萃取,化学氧化,离子交换等,但都需要消耗较多的化学药品和原材料,费用较高,操作复杂,并存在二次污染问题。
电解法处理水的新技术因具有无须添加化学药剂、设备体积小,占地不大,不产生二次污染等优点而备受关注,已被用于处理含烃、醇、醛、醚、酚及燃料等有机污染物的废水。
用TiSnO2Sd2O3做阳极,纯钛板作阴极,200A/m2,极间距5mm,槽电压4.5-5.4V。
表中COD去除率为电解前后废水中COD降低量与废水原COD量的百分比,η为电解时间内氧化电流效率。
η=(△COD•F•V)/(8•I•△t•100) *100%
式中△COD为COD的变化量,mg/L,F为法拉第常数,V为处理水的体积,L;△t为电解时间,h;I为电流,A。
阳极材料 TiSnO2Sd2O3
析氧电位E/V 1.60
处理结果 COD去除率% η/%
苯酚 46.3 72
硝基苯 66.0 77
苯胺 58.8 59
苯甲酸 66.9 83
丙二酸 69.3 17
甲醛 44.8 34
丙酮 30.6 22
乙醇 35.1 45
苯 14.0 19
甲基橙 67.5 54
从表中数据可以看到,TiSnO2Sd2O3电极对各种有机物COD去除率比较高,且析氧电位比较高,可以认为,去除COD主要靠阳极表面的氧化反应,直接在阳极表面上氧化物降解有机物,阳极电位必须高于有机物的分解电位。通常有机物分解电位要高于水中析出氧气电位,所以阳极上进行的是有机物氧化和析氧两个竞争反应,电极具有较高的析氧电位,就能提高有机物直接被氧化的几率。
SnSd涂层中添加铂族氧化物后,除了可以提高电极寿命外,还可以提高降解废水中的有机物的效果。电解2h后,COD去除率超过98%,出水的COD低于40mg/L,达到排放标准。
在阳极上进行着有机物氧化降解和水分解析氧两个主要的竞争反应,因此要求电极具有较高的析氧过电位,催化性能优良,导电性良好,适用于处理有机工业污水的电极。
通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生羟基自由基(•OH)、臭氧一类的氧化剂降解有机物,这种降解途径使有机物分解更加彻底,不易产生毒害中间产物,更符合环境保护要求,这种方法通常被称为有机物的电催化氧化过程。
电催化氧化过程通过阳极反应降解有机物,主要竞争反应是阳极氧气的析出,因而催化电极一个必要条件:是要有较高的析氧过电位,在1m/L H2SO4中,1A/dm2时,TiSnO2Sd2O3析氧电位2.39V。
电解法处理有机废水的费用,去除1kgCOD,能耗约52kw•h,费用约44元。
析氧电位的大小反映在该介质条件下氧在电极上析出难易程度,析氧电位越高,析氧反应越少,有机物在阳极上被直接氧化的几率越大。
电极另一个重要的化学性能指标是氧化反应传递系数(β值),β值的大小反映了在该电极发生氧化反应时,电极对这一氧化反应的电催化能力的高低。β值大,有机物在电极上的氧化电流效率较高,反之,β值小,氧化降解效果差,说明β值也适用于反映对有机物催化氧化能力。如PbO电极虽然析氧电位不高,但β值却大大高于其他电极,因此处理有机物的效果也较好。SnO2电极不仅具有很高的析氧电位,而且β值也较大,因而各种有机物在该电极上的氧化电流效率均高于其他电极,表明SnO2电极对有机物的电催化能力强,降解效率高。而RuO2电极析氧电位较低,β值也较小,对有机物的催化氧化能力差,处理有机物效率较低。
各种金属氧化物电极的析氧电位
采用电化学处理有机污染物过程中,阳极上发生有机物氧化降解的同时,主要存在析氧竞争反应。阳极的析氧电位是直观反应析氧能力的参数,阳极的析氧电位越高,O2越难析出,有机物在阳极上直接被氧化降解的概率就越大。故,阳极的析氧电位是影响有机污染物电化学降解效率的重要因素之一,有必要对各种修饰电极的析氧电位进行比较,以下是在电流密度10mA/cm2,条件下4种金属氧化物电极在酸性、中性和碱性三种介质中的极化曲线。
电极 介质 0.1m/L
KOH Na2SO4 H2SO4
RuO2 0.87 1.44 1.49
PdO 1.02 1.82 1.75
Cr2O3 1.10 1.69 1.89
SnO2 1.43 2.29 2.36
电极的氧化反应传递系数(β值)是决定阳极氧化反应动力学过程的主要因素。β值越大,氧化反应的电催化性能越高。
电极 介质 0.1m/L(β值)
KOH Na2SO4 H2SO4
RuO2 0.376 0.164 0.118
PdO 0.758 0.354 0.619
Cr2O3 0.287 0.148 0.0992
SnO2 0.611 0.257 0.342

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