掺硼金刚石膜电极电解染料废水的研究

掺硼金刚石膜电极在电化学方面具有很大的优势,常被应用于有机废水的处理领域。本文用掺硼金刚石膜电极作为阳极来电解处理酸性红染料水溶液,观察溶液颜色变化并测试溶液COD值,确认了掺硼金刚石膜电极电解处理有机物废水方案具有可行性。提高电极电流密度、降低电解液流速都能够显著提高电极的COD处理能力,增加COD去除率,降低COD处理能耗。对于低浓度的染料溶液(初始COD值400 mg/L左右),选取电解液流速400 m L/min,电极电流密度60 m A/cm^(2),掺硼金刚石膜电极可以在3~4 h内将染料溶液电解至无色,COD去除率能够达到90%以上。

掺硼金刚石膜电极表面产生羟基自由基的原位ESR研究

建立了原位电化学-电子顺磁共振(ESR)方法,系统研究了掺硼金刚石(BDD)膜电极表面在水溶液中的羟基自由基(·OH)产生规律.结果表明,在高于析氧电位时,·OH的生成速率随着阳极电位的升高、电流密度的增加而增大,增加速率逐渐减缓.与此同时,与氢终端的BDD膜电极相比,氧终端的BDD膜电极表面因具有较好的亲水性而具有更高的·OH产生能力.在电化学氧化处理有机废水的过程中,电极表面处于氧终端的状态,有利于·OH产生并保持较高的活性.溶液pH值也在一定程度上影响·OH生成反应,酸性溶液中,BDD膜电极表面的·OH产生能力强于在中性或碱性溶液中.进一步研究发现,BDD膜电极表面还可能生成O3-·0自由基.本研究为深入探索BDD膜电极表面·OH的产生机制提供了研究手段,为阐述BDD膜电极电极在污染物处理中高效性的本质提供了有效的证据.

掺硼金刚石膜电极处理医院废水的研究

通过研究自制电解槽,利用掺硼金刚石膜电极(BDD)对医疗废水进行消毒实验研究。实验研究了电流密度、消毒时间及Cl-浓度对消毒效果的影响。实验结果表明:电流密度越大,消毒效果越好;消毒接触时间越长,消毒效果越好;Cl-浓度对消毒效果影响显著,医疗废水Cl-质量浓度达到200 mg/L以上,消毒接触时间≥9 s,出水即可满足GB 18466—2005《医疗机构水污染物排放标准》粪大肠菌群数均不得超过500 MPN/L。

掺硼金刚石膜电极电化学氧化双酚A的影响因素及机理研究

采用响应曲面法系统研究了掺硼金刚石(Boron-doped Diamond,BDD)膜电极电化学氧化双酚A (BisphenolA,BPA)的影响因素及含氯副产物的生成。结果表明,电流密度是影响降解速率常数(k)和氯离子消耗量(Δc(Cl-))的最主要因素。以BPA有效降解的同时生成较少量的含氯副产物为标准,通过响应曲面法计算得到的最优反应条件为:对0. 06 mmol/L BPA、40 mmol/L NaCl(pH=8)的溶液,当电流密度为15 mA/cm2时,k为0. 318 min-1,Δc(Cl-)仅为3. 55 mmol/L。BDD电极电解不仅生成了高浓度的高氯酸盐,还生成了1,1,2,2-四氯乙烷、2,3,4,6-四氯苯酚和五氯苯酚等仅在BDD体系中被检测到的含氯有机副产物。综上,经BDD电极电化学氧化处理后尽管整个BPA溶液的毒性明显降低,但还需特别关注反应过程中生成的含氯副产物。

掺硼金刚石膜电极电化学特性的研究

采用直流热阴极CVD法制备掺硼金刚石膜.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征,利用电化学循环伏安法测试了掺硼金刚石膜电极的电化学特性.结果表明,该方法制备的掺硼金刚石膜电极有宽的电势窗口、很高的析氧电位和良好的稳定性.

掺硼金刚石膜电极在液晶盒残留液晶清洗中的应用研究

目前液晶盒残留液晶的清洗一般采用非ODS有机溶剂的溶解或表面活性剂的乳化分散作用来去除，效果并不十分理想。应用掺硼金刚石膜电极这一现今热点研究的功能材料，提出了将金刚石膜电极电化学高级氧化技术的氧化分解作用与水基清洗剂的传质、渗透、分散作用相结合的清洗技术，并通过实验确定了K3PO4添加浓度为0．4mol，L和清洗温度为70℃的最佳关键清洗参数，能在充分发挥高级氧化作用的同时，保证水基清洗剂最佳的传质、渗透和分散作用，有效实现了液晶盒残留液晶的高效清洗。

掺硼金刚石膜电极降解水中全氟辛酸

采用掺硼金刚石膜电极(Boron-doped diamond,BDD)为阳极的电化学氧化法降解全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA);对比不同电解质体系中PFOA的脱氟效果,考察初始pH、流速、电流密度、初始浓度和电解质浓度对PFOA脱氟率的影响,估算体系能耗;以甲醇(MeOH)和叔丁醇(TBA)为淬灭剂进行自由基淬灭实验,分析PFOA的降解机理。结果表明:Na2SO4电解质体系中,PFOA具有良好的降解效果;酸性条件下(pH为3~4.2)PFOA脱氟效果较佳,中性条件下较差,脱氟效果随初始浓度的增加而降低,随电流密度的增大先提升后趋于稳定。初始pH为3、电流密度30 mA·cm^-2、流速32.5 mL·min^-1、初始浓度100 mg·L^-1、Na2SO4浓度0.05 mol·L^-1条件下,电解180 min,PFOA脱氟率达53.45%,能耗约为1.13 kWh·(g F)-1;硫酸盐体系产生的·OH、SO-4·两种自由基均能氧化降解PFOA。

掺硼金刚石膜电极电化学消毒中有机物与大肠杆菌的相互作用

【目的】考察掺硼金刚石膜电极电化学体系同时降解有机物和消毒的效果及互相影响机制。【方法】研究掺硼金刚石膜电极电化学体系在有无大肠杆菌存在情况下,对含有邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、苯酚、间苯二酚和间苯三酚5类有机物的水溶液的电解效果,分别测定有机物的降解速率常数及大肠杆菌的对数灭活率;并以间苯二酚为例,探讨有机物浓度及酸碱度对共存体系中有机物的降解效果及大肠杆菌的对数灭活率的影响。【结果】在大肠杆菌存在的情况下,有机物的降解率上升,邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、苯酚、间苯二酚和间苯三酚在大肠杆菌存在下的降解速率常数分别为0.774、0.972、0.990、1.818和7.902h-1,大于不含大肠杆菌时的降解速率常数(0.762、0.870、0.972、1.650、7.686h-1);与之相反,大肠杆菌的灭活变慢。初始浓度为0.030mmol/L时,0.230mg/L间苯二酚在5min内实现完全降解,而初始浓度为0.009mmol/L时只有0.080mg/L被降解;间苯二酚浓度从0.000到0.030mmol/L时,对应的大肠杆菌灭活率从5.40下降到3.24。酸碱度对共存体系有影响,pH=10体系与pH=7体系对间苯二酚的降解率快于pH=4体系。【结论】共存体系中有机物与微生物间的吸附,使得有机物的降解速率变快。同时,有机物的降解速率随其浓度的增加而减慢,但是降解量逐渐增加,在碱性(pH=10)条件下电解对有机物和大肠杆菌的处理效果最优。

Pb^(2+)在掺硼金刚石膜电极上的电化学行为

为了充分发挥掺硼金刚石膜(BDD)电极在分析检测工业废水中重金属离子的优势,利用BDD电极作为工作电极,采用线性扫描阳极溶出伏安法测定水溶液中的铅离子,考察了硝酸、硫酸、高氯酸、盐酸4种酸体系对铅离子分析测试的影响。结果发现,在实验室条件下检测铅离子最优的支持电解质体系是硫酸,并且与其他3种酸(硝酸、盐酸、高氯酸)相比,硫酸更加稳定,不具挥发性。

掺硼金刚石厚膜电极污水处理实验研究

在EACVD(electron-assisted hot filament chemical vapor deposition)金刚石膜沉积系统上制备出了掺硼金刚石厚膜电极,采用循环伏安法研究了掺硼金刚石厚膜电极和IrO2/Ta2O5钛涂层电极电化学性能的差别,结果表明掺硼金刚石厚膜电极具有比IrO2/Ta2O5钛涂层电极更宽的电势窗口(约3.4 V)和更低的背景电流(接近于零)。用所制备的掺硼金刚石厚膜电极和IrO2/Ta2O5钛涂层电极对比处理高浓度难降解污水,通过测定污水处理过程中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的变化、观察污水处理过程中颜色的变化、处理前后两电极的SEM照片研究了掺硼金刚石厚膜电极在污水处理中的应用,试验表明掺硼金刚石厚膜电极比IrO2/Ta2O5钛涂层电极处理污水效率更高、处理高浓度难降解污染物的能力更强,电极更加稳定、耐腐蚀性更好,是一种很有应用前景的电极。

电化学阴极活化掺硼金刚石膜电极

掺硼金刚石膜(BDD)电极是一种理想的用于电化学分析微量重金属离子的非汞电极,选择合适的BDD电极类型和探索简便的活化BDD电极的方法对提高其电分析检测能力和延长其使用寿命具有重要意义。本研究考察了3种硅基掺硼浓度(B原子浓度分别为2×1020/cm3、8×1020/cm3和27×1020/cm3,简写为BDD-2、BDD-8和BDD-27)的BDD电极经历相同的阴极预处理:在0.5 mol/L H2SO4溶液中,阴极恒电位(-3V vs.饱和甘汞电极)极化5、10、20、30和50 min后,以铁氰化钾/亚铁氰化钾为氧化还原探针,用交流阻抗和循环伏安技术表征了阴极极化后的BDD电极的电化学活性,并用阳极溶出伏安法,通过对一系列已知浓度的铅离子的测量试评估了阴极活化的效果。结果表明,电化学阴极预处理能显著提高3种掺硼浓度的BDD电极的表面活性,但阴极活化效果与BDD的掺硼浓度和阴极预处理时间有关,BDD-27和BDD-8的最佳阴极预处理时间分别为30 min和10 min,BDD-2因表面活性太差并不适合用于电分析。

金刚石膜电极对有机污染物的电催化特性

研究了化学气相沉积法 (CVD)制备得到的掺硼金刚石膜电极的物理性质和电化学性能 .用扫描电子显微镜 (SEM )法表征了金刚石膜的表面微观结构 ,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质 .结果表明 ,金刚石薄膜表面形态为复晶结构 ,颗粒大小均匀 ,掺硼后使电极具有良好的导电性能 .金刚石膜电极具有很宽的电势窗口 ,在酸性、中性和碱性 3种介质中分别为 4 3V、4 0V和 3 0V .同时 ,金刚石膜电极的背景电流非常低 ,为 - 9× 1 0 -6～ 5× 1 0 -7A .在铁氰化钾电解液中 ,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性 ,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性 ,其电极动力学主要是受扩散过程所控制 .金刚石膜电极对有机污染物的催化氧化作用具有选择性 .与铂电极和石墨电极相比 ,金刚石膜电极对苯酚、硝基苯等芳香化合物的催化氧化强烈 ,氧化过程较为简单、彻底 .

金刚石膜电化学清洗硅片表面有机沾污的研究(英文)

采用金刚石膜电极的电化学方式在专用水基清洗剂中不断产生强氧化剂过氧焦磷酸根离子(P2O84-),并将此方式作为金刚石膜电化学清洗工艺步骤的第一步,用于氧化去除硅片表面的有机沾污.通过与RCA清洗进行对比实验,并应用X射线光电子谱和原子力显微镜进行清洗效果的检测,结果表明,本清洗工艺处理后的硅片表面有机碳含量更少,微粗糙度小,明显优于现有的RCA清洗工艺.

BDD电极电化学杀灭芽孢的特性与机理

为保证消毒彻底性,文章采用掺硼金刚石膜电极电化学氧化技术杀灭芽孢,并研究其特性与机理。结果表明,在低浓度(2.5 mmol/L)的氯离子体系中即可实现对芽孢的快速灭活,证明此技术具有巨大实用价值。溶液性质对BDD电极电化学杀灭芽孢有显著影响。随氯离子浓度提高,电解产生的活性氯增加,芽孢灭活率随之升高;而p H会影响活性氯的组成形式,随pH降低,氧化能力较强的HOCl比例增大,芽孢灭活效率提高;碱度会消耗·OH进而减少活性氯产生,从而降低芽孢灭活率;天然有机物与芽孢竞争体系中的活性氯,进而减弱芽孢灭活效果。SEM和脂质过氧化结果表明,在氯盐体系电解杀灭芽孢过程中,电致活性氯会优先穿透到芽孢内部发生破坏作用,而对芽孢表面的破坏不显著。

电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.

电催化氧化技术处理制革综合废水

选择DSA电极中的钛基掺硼金钢石膜电极(Ti/BDD),用于制革综合废水的电催化氧化处理研究,考察了在不同的电流密度、电压、电解质、pH值和电解时间等因素对COD去除率和电流效率的影响。结果表明,控制电流密度为30mA/cm2,电压为8.0 V,电解质(NaCl)浓度为2.0 g/L,pH为4.0,电催化氧化处理2 h后,废水的COD和NH4+-N的去除率分别达到了83.6%和90.3%,BOD/COD为0.45,比能耗为35.34 kWh/kg COD,电流效率为37%。

BDD电化学氧化苯酚及垃圾渗滤液研究

研究了BDD电化学氧化苯酚废水时电流密度、电解质浓度、初始浓度及pH与降解效率的关系。经正交实验表明,这4个因素影响权重为:电流密度>初始苯酚浓度>Na2SO4浓度>初始pH值。在正交实验的最优工艺参数组合:阳极电流4.5A,初始苯酚浓度为0.47 g/L,Na2SO4浓度为15 g/L,电解液pH为7的条件下,经4 h电解处理,苯酚被完全降解。BDD对垃圾渗滤液有良好降解效果,能有效去除COD和氨氮,并具有优异的脱色效果。