Ti/RuO2电极高效降解RB19染料废水的研究

蒽醌染料产量大,用途广泛,结构中含有毒性较大的基团,一旦流入水环境中,对动植物的生长发育和人类的器官功能造成不可逆转的伤害。本文采用循环伏安法研究了活性蓝19 (RB19)在Ti/RuO2电极上的电化学氧化行为。此外,探究了以Ti/RuO2电极作为阳极电化学降解RB19模拟废水的最佳工艺参数。实验结果表明,在最佳条件下,RB19脱色率为80.8%,CODCr去除率为31.2%。Ti/RuO2电极对RB19的电化学降解效率较高,是一种理想的电极材料。

新型Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的构筑及高效降解亚甲基蓝

该文采用热分解法先制备Zr-SnO_(2)中间层,再电沉积β-PbO_(2)层,成功制备了Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极。利用扫描电镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术对电极形貌、晶体结构、元素组成等进行了分析。通过循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)、加速寿命实验等测试其电化学性能,考察其电催化降解亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)活性,优化电流密度和初始MB浓度。结果表明:Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的表面为致密四棱锥结构,形成了非化学计量比的β-PbO_(2);与传统的Ti/β-PbO_(2)电极相比,Zr-SnO_(2)中间层可有效提高钛基涂层电极的析氧过电位;修饰电极阻抗为87.64Ω/cm2,电极加速寿命为439 min,是Ti/β-PbO_(2)电极的219.5倍,是Ti/SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的1.71倍;在50 mA/cm2的电流密度下降解初始浓度为50.00 mg/L的MB时,180 min内MB去除率可达97%。

Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极电化学氧化去除水中BIT

1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)是一种新型广谱工业杀菌剂,因其强杀菌能力而难以直接通过传统生化法处理,电化学氧化是一种有效的预处理方法。通过实验对比不同典型阳极对BIT去除率的影响;以锑镍共掺杂钛基二氧化锡电极(Ti/SnO_(2)-Sb-Ni)为阳极电化学氧化BIT,考察BIT电化学氧化过程中不同初始BIT浓度、初始pH、电流密度和硫酸钠浓度等操作参数对BIT去除率的影响,结合紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析,探究BIT降解过程中的结构变化。结果表明:相较于商业电极,Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极可高效电化学氧化BIT及其产物,消除其生物毒性;Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极电化学氧化BIT过程中,最佳电流密度为15 mA/cm^(2),pH和初始硫酸钠浓度对BIT降解影响较小,最佳BIT初始浓度15 mg/L,BIT降解过程中杂环先被破坏,苯环再被破坏。

多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极的制备及电催化产臭氧性能研究

采用溶胶凝胶法制备了多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极,并研究了所制备电极的电催化产臭氧性能。采用SEM与XRD等方法对电极涂层的表面形貌及结构进行了表征;考察了不同电极基体条件对电催化产臭氧性能的影响。实验结果表明:多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极表面呈现为密集粗糙颗粒状结构;当电极涂层中Sn∶Sb∶Ni摩尔比为500∶8∶5、泡沫钛基体孔径为20μm时,制备出的电极有最佳的电催化产臭氧性能。多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极可为新型电化学生成臭氧技术的研究和应用提供支撑。

Ti/PbO_(2)电极与Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系降解酸性大红染料废水的比较研究

为比较Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系降解酸性大红(GR)染料废水的处理效果,并确定体系最佳工艺参数。分别对Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系内初始pH、染料初始浓度、电流密度、电解质浓度对GR染料降解率的影响进行了探索,比较工艺参数优化后两催化体系的GR降解率、电极形貌及TOC去除率。结果表明,工艺参数优化后(初始pH 6.38,染料初始浓度100 mg/L,电流密度50 mA/cm^(2),电解质浓度0.1 mg/L),Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系GR去除率分别可达98.3%和61.1%,TOC去除率为25.4%和13.5%;结合电极表面形貌分析,Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极表面损毁较明显,而Ti/PbO_(2)电极表面变化不大。因此,Ti/PbO_(2)电极催化体系GR降解率、TOC去除率均较高,且电极稳定性较好。研究结果为进一步推动电催化法在染料废水处理实际应用领域提供了理论参考。

热分解法合成制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)的工艺优化与电容性能研究

通过热分解法制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)二元复合氧化物涂层,利用XRD对涂层组织结构进行表征,通过循环伏安和充放电曲线分析对涂层的超电容性质进行研究。实验结果表明,Hf的加入有利于非晶态组织的形成;随着Hf含量的增加,电极比电容呈现先增大后减小的变化趋势,当Hf含量为50%时,电极比电容最大;Hf具有促进电化学稳定性的作用。

Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极在碱性体系的失效行为

以Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极为研究对象,对其在碱性析氧条件下的主要失效机制进行了深入的研究。利用X射线衍射仪(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析其失效前后的物相和形貌变化,利用标准强化电解寿命试验、电化学分析等手段探讨了Ti/RuO_(2)-IrO_(2)涂层阳极在碱性环境中的性能。结果表明,碱性体系中的强化电解并不是均匀的,可分为4个阶段;电极在碱性体系下的腐蚀是由外向内的,Ti/RuO_(2)-IrO_(2)涂层钛阳极的电解失效机制是物理作用和化学作用的叠加,物理变化主要表现为涂层变薄、裂纹加宽甚至剥落,化学变化表现为涂层中的贵金属氧化物逐渐被腐蚀,裸露出钛及其氧化物,导致电阻增大。

苯酚在Ti/RuO_2-IrO_2电极上的电化学氧化研究

采用T i/RuO2-IrO2电极做阳极,以不锈钢为阴极在不同条件(pH、电流密度、C l-初始浓度、苯酚初始浓度)下电解处理人工合成苯酚废水。实验结果表明:在电流密度较大、废水pH为中性、苯酚初始浓度较大的条件下电解废水,有利于苯酚的降解。当向废水中加入C l-时,可使废水中苯酚得到有效的降解,但若条件控制不好,会生成毒性更强的物质。

RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L^(-1),电流密度为30 mA·cm^(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L^(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO^-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。

Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解产生活性氯

采用电解法产生活性氯,降解废水中的有机物。考察了活性氯产生量的影响因素,并对Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解实际含氯废水的处理效果进行了研究。实验结果表明:通过增加Cl-浓度和电流密度、减少SO42-浓度和极板间距、降低电解温度的方法能够提高活性氯产生量,从而提高电极降解有机物的效果;对于Cl-浓度为0.005 mol/L、COD为49 mg/L的废水,使用Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极,在极板间距为0.5 cm、电解温度为20℃、电流密度为20 mA/cm^2、初始pH为8.0的条件下电解处理60 min,废水BOD5/COD值由0.04提高到0.25,COD降至24 mg/L,达到DB 11/307—2013《水污染综合排放标准》中排入地表水体污染物B类排放限值(COD≤30 mg/L)的要求。

Ti/RuO_2电极电催化脱除罗丹明B色度的研究

在阳极和阴极均为Ti RuO2 的无隔膜电解槽内 ,对罗丹明B的电化学脱色效果进行了研究 ,探讨了外加电压、电解质浓度、反应时间、溶液的初始pH、罗丹明B浓度以及NaCl的投加量对罗丹明B脱色的影响。研究结果表明 ,增加电压、提高电解质浓度、降低溶液pH、延长反应时间有利于罗丹明B色度的脱除 :相同条件下 ,溶液浓度越低 ,罗丹明B的电化学脱色效果越好。对于含 2 0mg L的罗丹明B溶液 ,当电解质Na2 SO4 浓度为 0 1mol L、溶液pH =2、外加电压为 8V ,电解6 0min ,溶液的脱色率即达到 95 % ;如果溶液中加入 6 0mg LNaCl,只需电解 30min ,罗丹明B溶液的脱色率即达到 96 %。

RuO2-IrO2-SnO2/Ti阳极电催化氧化苯酚的研究

以RuO2-IrO2-SnO2/Ti钛网电极为阳极,RuO2-IrO2/Ti钛网电极为阴极,构建了电催化氧化体系,同时以苯酚为底物、硫酸钠为电解质,考察了不同pH、极板间距、电流密度和苯酚初始浓度对苯酚去除率的影响。结果表明,在pH为6.5、极板间距为1.0cm、电流密度为50mA/cm2、苯酚初始质量浓度为1 000mg/L的最佳实验条件下,取硫酸钠质量浓度为20g/L的苯酚模拟废水250mL,120min时苯酚去除率可以达到98.4%。

Ti/TiO_2-SnO_2-RuO_2电极电催化降解HMX炸药废水的研究

采用刷涂法制备了Ti/TiO2-SnO2-RuO2电极,并用SEM、XRD对电极形貌及结构进行表征。利用该电极作阳极,石墨板为阴极,对含奥克托今(HMX)的废水进行电催化氧化降解处理,探讨了Na2SO4电解质浓度、反应温度、溶液pH、电解电压等因素对HMX去除率和COD去除率的影响。结果表明,在Na2SO4质量浓度为7.5 g/L、反应温度为35℃、溶液pH为3、外加电解电压为3 V的条件下处理50 mL含HMX的废水,HMX的去除率达到91.76%,COD去除率达到99.86%。

Ti/SnO_2-RuO_2-Sb电极电氧化处理五氯苯酚模拟废水研究

采用刷涂-热解法制备了Sb、Ru掺杂的Ti/SnO2电极。通过SEM、EDX、XRD和循环伏安扫描(CV)表征了电极表面形态、组成、结构和电化学性质,并通过正交试验考察了电催化氧化降解五氯苯酚的影响因素。结果表明,各因素对五氯苯酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始质量浓度、反应温度、反应时间、电流密度、初始溶液pH值。在底物质量浓度为50mg.L-1,反应温度50℃,反应时间180min,电流密度40mA.cm-2,溶液初始pH值为8的条件下五氯苯酚的转化率达到97.6%。

Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解处理高含硫废水

采用Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极,对电解氧化高含硫废水进行了研究,考察了电流密度、电解温度、初始pH值、初始S2-浓度以及含油量对电解去除硫化物及生成单质硫的影响。实验结果表明:Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解氧化S2-浓度为480mg/L的高含硫废水,S2-去除率能够达到100%;适宜的电流密度为40~60mA/cm2;电解温度和初始pH值的提高不利于硫化物的去除及单质硫的生成;S2-完全去除所用时间随初始S2-浓度的增加而增加;不同含油量对S2-完全去除所用时间基本无影响,对单质硫的生成有影响。

RuO_2-IrO_2/Ti修饰阳极的制备及电催化降解苯酚的研究

采用涂刷法制备铱、钌摩尔比(Ir∶Ru)分别为1∶2、1∶1和2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极。5g/L苯酚溶液中循环伏安(CV)曲线测试结果表明,Ir∶Ru为1∶2的RuO2-IrO2/Ti修饰电极没有出现明显的氧化峰,而Ir∶Ru分别为1∶1、2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极分别在0.83、0.90V处出现明显的氧化峰。0.5mol/L硫酸溶液中的极化曲线测试结果表明,Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位分别为1.20、1.25、1.35V。一定条件下的苯酚降解试验结果表明,160min后Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的苯酚去除率分别达到74.3%、82.3%和94.6%。可见,Ir∶Ru为2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位最高,苯酚去除率最高,电催化效果最好。

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO2掺杂于RuO2-TiO2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO2-SnO2-TiO2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度（CD）、电极间距、Na2SO4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明：在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm-2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。

Ti/RuO2-ZrO2电极电解处理焦化废水生化出水

采用热分解法制备了Ti/Ru O2-Zr O2钛基金属氧化物涂层电极,利用扫描电镜、X射线衍射仪等方法对电极的形貌结构和金属涂层物相进行了表征,并以该涂层电极为阳极,经预处理的钛板作为阴极构建了电化学催化反应发生体系以处理焦化废水生化出水。结果表明,在电流密度10 m A/cm^2、p H为7、电解时间60 min、反应温度25℃的优化条件下,焦化废水生化出水经电解处理后COD去除率可达96.2%,TOC去除率达87.0%,UV254大幅下降,原水中杂环类和环烷烃类有机物可降解为单环及简单链状烃类。

电极材料对直流短电弧铣削Ti2AlNb加工性能影响的实验研究

Ti2AlNb作为一种新型航空发动机关键材料,由于其高强度、刚度和蠕变抗力,使得它成为一种难加工材料。短电弧铣削(SEAM)是一种新型高效的放电加工方法,具有不受材料的硬度、强度和韧性制约等优点,已经成为难加工材料一种重要加工方法。文章以Ti2AlNb实验对象,采用钨铜和304不锈钢作为电极材料,使用直流电源研究了不同电压下SEAM的加工机理,分析了工件材料去除率(MRR)、表面粗糙度(Sa)、相对工具电极磨损率(RTWR)。此外,还对加工后Ti2AlNb的表面形态、元素分布和显微硬度进行了研究。实验结果表明,24V电压下,钨铜电极与304不锈钢电极相比,MRR最高,为1981mm^(3)/min;RTWR最低,相对电极损耗仅为0.82%。工件截面轮廓宽度尺寸绝对差异最小以及工件再铸层硬度接近母材硬度,有利于进一步加工。

Ti/RuO_2网状电极降解对硝基苯甲酸废水的研究

采用刷涂法制备了Ti/Ru O_2涂层网状电极,通过X射线衍射和扫描电镜对电极的组分和形貌进行了表征。以Ti/Ru O_2涂层网状电极为阳极,不锈钢网电极为阴极,研究了电解电压、p H、温度和电解时间等因素对对硝基苯甲酸废水电化学催化降解的影响。正交实验结果表明,影响对硝基苯甲酸废水电化学催化降解的顺序依次为p H、温度、电解时间、电解电压。通过单因素实验得到的电化学降解优化条件为:电解电压为2 V,p H为3,温度为30℃,电解时间为180 min。在该条件下,对硝基苯甲酸废水的COD去除率和降解率分别为79.5%、77.2%。