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。

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 .

金刚石膜电极电化学氧化提高废水可生化性的研究

采用掺硼金刚石膜电极(BDD)电化学氧化的方法提高2-氯苯酚废水的可生化性,与钛基钌铱氧化物电极(DSA)进行对比,研究了该方法的机理.结果表明,BDD电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值达到0.42,有效提高了废水的可生化性,而DSA电极电化学氧化2.0h后,BOD5/CODCr值仅为0.24.机理研究表明,由于BDD电极具有高的析氧电位,可产生大量的羟基自由基(·OH),能够使2-氯苯酚的苯环充分开环,形成草酸、顺丁烯二酸等易生化处理的中间产物,从而使可生化性提高;而DSA电极的析氧电位较低,产生羟基自由基的能力较差,不能有效地提高废水的可生化性.

苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程

采用循环伏安法、交流阻抗法、恒电位计时电流法,并结合高效液相色谱方法,研究了苯酚在金刚石膜电极上的电化学氧化降解过程.结果表明,苯酚在电化学氧化降解中经历了苯二酚、苯醌的形成和进一步被氧化的过程,苯二酚在反应过程中的积累很少,迅速氧化为苯醌,而醌类中间产物则较难进一步氧化,在反应过程中积累的浓度较高.苯酚在金刚石膜电极上有不同的电化学氧化反应途径,在低于金刚石膜电极析氧电位下,发生单纯直接电化学氧化过程;在高于金刚石膜电极析氧电位下,间接电化学氧化和直接电化学氧化将同时发生作用.

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.

金刚石膜电极电化学处理污染物的研究

采用人工合成的金刚石膜电极进行电化学氧化降解处理污染物的探索工作,已成为环境电化学领域中最为关注的国际性研究热点之一。从电催化氧化降解技术处理污染物的研究现状及其存在的问题出发,分析了适用于污染物降解处理的高效电极材料应具有的表面特性及其电化学性质。在综述了金刚石膜电化学研究以及应用于污染物处理的工作基础上,结合近期相关的研究结果,论述了金刚石膜电极的电化学特性以及对污染物氧化降解的应用和降解机理。金刚石膜电极将是未来环保处理中非常适用、高效、稳定的电极材料。

超声强化金刚石膜电极电化学降解效率的机制

从电化学氧化的传质过程、吸附与脱附、电极反应3个步骤,考察了超声强化金刚石膜电极(BDD)电化学降解效率的机制.超声对上述3个步骤都有显著影响.超声增强了污染物的传质过程,苯酚和邻苯二甲酸的传质系数分别由5.4×10-6m/s和6.7×10-6m/s增大至2.0×10-5m/s,提高了270%和199%.污染物在BDD电极表面的电化学吸附特性决定了超声对吸附与脱附过程的作用.苯酚的吸附量大,但中间产物难于脱附,超声虽然使得吸附量由6.49×10-10mol/cm2减小至1.39×10-10mol/cm2,但促进了产物的脱附,产生了正效应,有利于直接氧化,氧化峰电流提高了32%;邻苯二甲酸的吸附能力弱,超声使得吸附量由1.25×10-11mol/cm2进一步减小至3.11×10-12mol/cm2,产生了负效应,导致直接氧化消失.超声可以显著提高BDD电极的降解效率,而且对苯酚降解的促进作用更为明显.苯酚的平均电化学氧化能量利用率提高了287%,高于邻苯二甲酸的224%,这主要是因为超声可以同时强化苯酚的直接氧化和间接氧化,但对于邻苯二甲酸,间接氧化得到了加强,却不发生直接氧化.

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。

金刚石膜电极电化清洗中pH值的影响

利用硼掺杂金刚石膜电极在电解液中作阳极,通过控制各种相关条件使电解液中产生大量氢氧自由基和其他强氧化物质,将有机污染物氧化分解成小分子,甚至是CO2和H2O;同时配合专用清洗剂,极好地去除材料表面及狭缝中的固体颗粒和金属杂质,有效实现了被清洗表面的高度洁净化。通过实验分析了pH值的变化对电解液氧化性的影响,确定了最佳pH值为12.5。

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。

掺硼金刚石薄膜电极电化学特性的研究

通过循环伏安法研究了掺硼金刚石膜电极在KCL溶液中的电势窗口大小,结果表明电势窗口可达3.2 V.还研究了电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为,结果表明电极的反应动力学主要受扩散过程控制.

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.

金刚石膜电化学氧化液的制备及清洗技术研究

提出了一种采用电化学去除硅片表面有机物的新的清洗方法,用金刚石膜电极作为阳极,电化学氧化硫酸铵溶液生成稳定的强氧化溶液,电解液的氧化性通过间接碘量法测量。通过大量实验,优化初始电解液的浓度以及初始温度等因素,得到氧化强度最佳的电化学清洗液。用自制氧化液进行硅片表面有机物的清洗实验,并与传统的RCA清洗方法进行对比。通过XPS分析可知,采用新的电化学氧化溶液清洗后的硅片表面有机物去除效果明显优于对比实验样品。