改進(jìn)氧陰極還原法原位生產(chǎn)過氧化氫研究.pdf

1、過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，能夠在紫外線或Fe2+的作用下生成羥基自由基，因而在環(huán)境領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用，但由于過氧化氫價(jià)格較為昂貴，不宜長途運(yùn)輸且不穩(wěn)定，因而原位生產(chǎn)較高濃度過氧化氫非常有必要。
　　本論文采用氧陰極還原法原位生產(chǎn)過氧化氫，自行設(shè)計(jì)并制作了實(shí)驗(yàn)裝置，借鑒燃料電池法制作氣體擴(kuò)散陰極并給與改進(jìn)，探索了氣體擴(kuò)散陰極的制作工藝；同時(shí)對(duì)陰極性能展開研究，發(fā)現(xiàn)新制陰極具有一個(gè)馴化過程，而且運(yùn)行過程中電壓處于不斷波動(dòng)的狀態(tài)；為提升陰極

2、的性能，對(duì)陰極制作的4個(gè)主要條件進(jìn)行了優(yōu)化選擇；對(duì)于毀損陰極，直接扔棄造成成本高昂，因而接著對(duì)氣體擴(kuò)散陰極的重復(fù)利用展開了可行性研究。實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行條件對(duì)陰極性能的發(fā)揮有著重要影響，在陰極最佳制作條件下，對(duì)各個(gè)運(yùn)行條件進(jìn)行了系統(tǒng)地研究；接著在最佳的運(yùn)行條件下，考察了循環(huán)電解并長時(shí)間運(yùn)行的效果。
　　陰極的運(yùn)行結(jié)果表明，隨著電解時(shí)間的延長，過氧化氫的累積濃度越高，但增加的幅度越來越小，最后趨于某一穩(wěn)定值附近；電流效率也隨著電解時(shí)間的

3、延長而逐漸降低。
　　對(duì)陰極制作條件的對(duì)比研究表明，在熱壓壓力為10 MPa、煅燒溫度為300℃、聚四氟乙烯（PTFE）投量為30％和無造孔劑投加時(shí)，陰極性能達(dá)到最好，此條件下，電解60 min時(shí)，過氧化氫累積濃度可增至11923.03mg/L，此時(shí)電流效率為43.90%。
　　對(duì)廢棄陰極重復(fù)利用可行性研究表明，高溫煅燒法能夠很好實(shí)現(xiàn)此目的，在陰極最佳制作條件下，陰極性能沒有明顯變化，電解60min時(shí)，過氧化氫累積濃度可增至

4、11765.02 mg/L，兩者僅相差167.01 mg/L，此時(shí)電流效率為43.29%，兩者僅相差0.61%。
　　電解裝置運(yùn)行參數(shù)研究表明，最佳運(yùn)行條件為：存在Nafion117膜，電流密度為60 mA/cm2，電極間距為1cm，初始pH=0.5，電解質(zhì)濃度為0.10mol/L，風(fēng)量為40mL/min。在裝置最佳運(yùn)行條件下，電解60min時(shí)，過氧化氫累積濃度可增至20096.05mg/L，此時(shí)電流效率為63.37%。