Ti/SnO2+Sb2O3电极的制备及其在模拟苯酚废水处理中的应用

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本文对模拟苯酚废水的电化学氧化降解过程进行了研究,探讨了Ti/SnO2+Sb2O3电极的制备条件、电解过程的操作条件以及不同阳极材料对电化学氧化降解模拟苯酚废水过程的影响。首先研究了Ti/SnO2+Sb2O3电极的制备条件(锡锑前驱体溶剂、焙烧温度、掺杂锑含量)对电极的结构、形貌和寿命的影响,应用阳极寿命快速检测法测定了电极的强化电解寿命,用XRD、SEM对电极的结构和形貌进行表征,并以Ti/SnO2+Sb2O3电极为阳极进行模拟苯酚废水的电化学氧化降解。研究结果表明:与以乙醇、乙二醇和正丁醇为锡锑前驱体溶剂制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极相比,采用聚合前驱体法制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极形成的晶体比较完善,电极表面均匀致密,且寿命明显提高;在电化学氧化降解苯酚过程中,瞬时电流效率明显高于以乙醇、乙二醇和正丁醇为前驱体溶剂制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极。采用聚合前驱体法制备Ti/SnO2+Sb2O3电极在焙烧温度400℃以上时制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极,聚合前驱体中有机物已基本分解,电极表面比较致密,电极寿命较长,焙烧温度为500℃和550℃制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极进行电化学氧化降解苯酚的效果相差不大。掺杂锑能提高Ti/SnO2+Sb2O3电极的性能,但是过多的锑掺杂电极电化学活性下降,当掺杂锑含量为5%-15%时制备的Ti/SnO2+Sb2O3电极寿命较长,电化学氧化降解苯酚过程的效率较高。以聚合前驱体法制备锡锑前驱体溶液,在焙烧温度为500℃,掺杂锑含量为10%,制备Ti/SnO2+Sb2O3电极,探讨了以该电极为阳极,电化学氧化降解苯酚过程的操作电流密度、反应温度、苯酚初始浓度等电解条件对Ti/SnO2+Sb2O3电极电化学氧化降解模拟苯酚废水过程的影响。测定了降解过程中化学需氧量(COD)的变化,并计算了过程的瞬时电流效率。研究结果表明:在相同的实验条件下,随着操作电流密度的增大,苯酚氧化的速率加快,但是电流效率降低;反应体系温度的升高能加快苯酚的氧化降解,提高电流效率;苯酚初始浓度增大电化学降解过程的电流效率增大。电极材料不同,其结构和性能会有一定差异,因此同一电化学反应在不同电极上的反应结果会有所不同。本文分别以Ti/SnO2+Sb2O3电极、Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极、Ti/SnO2+Sb2O3/MnOx电极和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极为阳极进行电化学氧化降解苯酚,比较了不同金属氧化物电化学氧化降解苯酚废水的性能。研究结果表明:在相同的实验条件下,以Ti/SnO2+Sb2O3电极为阳极进行苯酚废水的处理时,COD去除速率明显比Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极、Ti/SnO2+Sb2O3/ MnOx电极和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极为阳极时快,且电化学氧化降解苯酚过程的电流效率也明显高于另外三种电极。对这四种电极在苯酚废水中伏安特性的研究表明,Ti/SnO2+Sb2O3电极具有比Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极、Ti/SnO2+Sb2O3/ MnOx电极和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极高的析氧电位,Ti/SnO2+Sb2O3电极具有较好的降解苯酚能力与该电极具有较高的析氧电位有关。
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