Feasibility and advantage of biofilm-electrode reactor for phenol degradation

The new biofilm-electrode method was used for the phenol degradation, because of its low current requirement. The biofilm-electrode reactor consisted of immobilized degrading bacteria on Ti electrode as cathode and Ti/PbO2 electrode as anode. With the biofilmelectrode reactor in a divided electrolytic cell, the phenol degradation rate could achieve 100% at 18 h which was higher than using traditional methods, such as biological or electrochemical methods. Chemical oxygen demand （COD） removal rate of the biofilmelectrode reactor was also greater than that using biological and electrochemical method, and could reach 80% at 16 h. The results suggested that the biofilm-electrode reactor system can be used to treat wastewater with phenol.

氧电极在光电催化降解水中苯酚的性能

以乙炔黑、活性炭、石墨粉与适量的Mn(NO3)2为原料,采用热压法制备氧电极,将其应用于光电催化降解水中苯酚的研究。采用BET、X射线衍射(XRD)及扫描电镜分析(SEM)测试技术对氧电极进行了表征,并考察了氧电极的制备条件对电极光电催化性能的影响,比较了铜片、镍片、氧电极3种不同阴极对苯酚的降解效果,也比较了相同操作条件下吸附、光催化、电催化、光电催化等过程对苯酚降解效果的影响。结果表明,氧电极的比表面积较大,主要晶相为石墨、Mn3O4,电极表面和内部的物料混合及气孔分布比较均匀;电极的较佳制备条件为:石墨、乙炔黑与活性炭的质量比1∶1∶1,烧结温度400℃,电极厚度1.0 mm;在降解水中苯酚的过程中,氧电极与光阳极能产生良好的光电协同效应,提高了水中苯酚的矿化率。

可见光照射下纳晶TiO_2电极对染料污染物的光电催化降解研究

为揭示TiO2光催化降解染料的反应机理,研究了可见光照射下各种染料污染物在正、负不同偏压下的降解情况.以溶胶-凝胶结合水热法制备的TiO2薄膜为光电极,通过检测反应过程中染料溶液的紫外-可见吸收光谱及总有机碳变化情况,深入探讨了外加电压在光电催化降解染料中的作用.同时,通过电子自旋共振技术检测了染料降解过程中活性自由基的生成情况.实验结果表明,在可见光照射下,外加正偏压时,阳离子染料如罗丹明B和孔雀绿虽也褪色,但矿化率比较低;而负偏压作用时,阳离子型染料在可见光与偏压的共同作用下,以分子中共轭结构的破环为主,产生较高的矿化率.

苯酚的TiO_2薄膜光电催化降解及反应产物的分布

采用 Ti O2 薄膜光电催化法 ,借助于 HPLC测试技术研究了苯酚的降解及氧化产物的分布。研究结果表明 ,苯酚的降解以及中间产物的分布与苯酚的外加电压、Ti O2 薄膜电极的制膜条件、样品处理量等因素有关 ,在适当的光电催化条件下 ,可以将苯酚全部分解为无毒无害的低分子化合物。

纳米ZnO电极的制备及光电催化降解苯酚的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米ZnO粉体,通过X射线衍射和透射电镜研究了纳米ZnO粉体的结构和形貌。XRD和TEM测试表明,所制备的ZnO粉体,具有六方晶系纤锌矿结构,晶粒平均线性粒径约为30 nm。以涂覆法制备纳米ZnO电极,考察外加电压、电极间距离和支持电解质浓度对苯酚降解率的影响。结果表明:在室温(20℃)下,外加电压2.0 V、电极间距离为0.60 cm、支持电解质Na2SO4的浓度为0.070 mol/L时,苯酚的降解率可达70%。动力学研究表明,苯酚降解反应为一级反应。

焙烧温度对掺锑SnO_2薄膜光电催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺锑二氧化锡薄膜电极,运用XRD、SEM、循环伏安等检测手段对薄膜电极进行了表征,并探讨了热处理温度对薄膜的元素组成、结构、物相、氧化能力的影响。以苯酚为目标降解有机物,研究了所制备的薄膜电极对有机物光电催化降解能力及矿化程度的影响。结果表明,焙烧温度对薄膜的微观结构、表面组成、导电能力及活性均有很大影响,不同温度焙烧制备的掺锑二氧化锡薄膜均为多晶结构的半导体;经一定温度焙烧后的电极表面具有不同程度的龟裂状裂纹,使电极表面积增大,活性点增多;当焙烧温度为450℃时,所制的掺锑二氧化锡薄膜电极电阻最小,氧化能力最强,且对目标有机物的降解效果最好。

二氧化钛纳米管阵列光电催化测定地表水化学需氧量

利用TiO2纳米管阵列(TNAs)TNAs和薄层反应器(TCR)体积小、传质快、反应时间短的特点,建立了光电催化测定地表水化学需氧量(COD)的新方法。本方法对于地表水COD值的测定呈线性关系,线性回归方程为Qnet=-0.18105ThCOD+0.15444,r=0.9903,检出限为0.30mg/L;RSD<5%;分析时间<2min,适宜pH范围是4～10,Cl-不干扰。通过地表水实际水样分析表明,本方法能够克服重铬酸钾法(CODCr)和高锰酸钾指数法(CODMn)的缺陷,测定结果可靠,稳定,重现性好,能够准确、快速地测定地表水的COD含量,是一种极值得推广应用的测定COD的新方法。

电芬顿法降解含酚类有机废水

以石墨电极为阴极,Ti/IrO2-RuO2电极为阳极,铁碳粒子和纳米Fe3O4为非均相催化剂,采用电芬顿法处理苯酚废水及煤化工废水.以铁碳粒子为催化剂的三维电极电芬顿(3D electrode/electro-Fenton,3D-EF)工艺能在1 h内使苯酚去除率达到100%,5 h内化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率达到80%,明显优于以纳米Fe3O4为催化剂的异相催化电芬顿(heterogeneous catalytic electro-Fenton,HEF)工艺的处理效果.在3D-EF工艺对煤化工实际废水的处理过程中,通过单因素的探讨,得到如下的最优反应条件:pH值为3,粒子粒径为2 mm<d<5 mm,粒子投加量为10 g(33 g/L),初始进水COD值浓度为1 400 mg/L.在此条件下反应5 h,3D-EF工艺对煤化工废水的处理效果最好,COD去除率接近40%,B/C提高至0.44.利用紫外光谱、三维荧光光谱及傅里叶红外光谱对降解前后的溶解性有机物变化进行了分析.结果表明,煤化工废水中单环类芳香族化合物的降解效果很好,废水中COD的去除主要来自对酚类化合物的降解.

氧扩散电极与Ti/SnO_2-Sb_2O_4电极协同降解水中苯酚

采用热压法制备多孔氧扩散电极,采用热解法制备Ti/SnO2-Sb2O4电极,并将两电极应用于光电催化降解水中苯酚的研究中。通过BET测试、X射线衍射(XRD)分析及扫描电镜分析(SEM)对电极进行了表征。考察了相同操作条件下吸附、光催化、电催化、光电催化等过程对苯酚降解效果的影响。结果表明:氧扩散电极的比表面积较大,主要晶相为石墨、Mn3O4,电极表面和内部的物料混合及气孔分布比较均匀;Ti/SnO2-Sb2O4电极的主要晶相是SnO2和Sb2O4,钛基表面的二氧化锡是四方相的金红石结构;在降解水中苯酚的过程中,氧扩散电极与Ti/SnO2-Sb2O4光阳极能产生良好的光电协同效应。

ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的制备及光电催化降解苯酚的研究

采用阳极氧化法和电沉积法制备出具有可见光响应的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极.用环境扫描电子显微镜(ESEM)、X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的表面形貌和结构进行了表征.结果表明,该方法成功地将ZnFe2O4纳米颗粒均匀分散在TiO2纳米管中,分布在管口处的较少.同时,详细讨论了反应物浓度、沉积时间、循环次数、沉积电压对ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极性能的影响.通过在可见光下降解苯酚评价了复合电极的光催化活性,实验结果表明:由于ZnFe2O4和TiO2之间的协同效应,复合电极的光响应范围扩展到了可见光区域,光电催化活性提高1.5～2倍.

常见元素掺杂的钛基体PbO_2电极制备与表征(英文)

采用电沉积法制备了4种钛基体PbO2电极,其中3种分别采用Fe、Ni和Ag进行掺杂。利用SEM、XRD、强化寿命测试及线性伏安扫描对所制备4种电极性质进行表征,结果表明:4种电极表面均为四方体形PbO2颗粒;非掺杂电极及Ni掺杂电极的平均颗粒直径非常接近,且要小于Fe掺杂及Ag掺杂电极;Fe掺杂电极的强化测试寿命最长(116h),这可能是由其致密的表面所导致;Ni掺杂电极的析氧电位为4种电极中最高,并在苯酚降解实验中拥有最高的COD去除效率及平均电流效率,以及最低的能耗值。