TiO2-ACF-石墨板電極電化學穩(wěn)定性及其降解苯酚的影響因素研究.pdf

1、含酚廢水主要來源于煤化工、石油煉制、焦化、染料、食品、農藥與醫(yī)藥及高分子材料合成等領域，其生物毒性高，是一類難降解的有機廢水，受到工程界的高度關注。因此含酚廢水的處理也成為研究的焦點之一。
　　廢水電化學處理是一種環(huán)境友好的處理技術。本文利用負載二氧化鈦(TiO2)/活性炭纖維氈(ACF)-石墨板為陽極，石墨板為陰極構成電化學氧化體系，以苯酚模擬廢水為研究對象，在課題組前期研究工作的基礎上，進一步探討了影響該體系電化學降解苯酚穩(wěn)定

2、性的主要因素及其有效的解決方案，為該技術的實際應用奠定實驗基礎。主要內容如下：
　　為了提高ACF負載TiO2牢固程度，采用“瓶中造船”法將TiO2原位合成在ACF的微孔內，有效的提高了電極的抗水流沖擊能力。在此基礎上開展了對100mg/L苯酚模擬廢水的電化學氧化降解的對比實驗，結果發(fā)現(xiàn)該方法制備的電極對苯酚的降解速率加快，TiO2/ACF電極的使用壽命明顯增加。
　　在此基礎上，實驗發(fā)現(xiàn)TiO2/ACF電極工作不穩(wěn)定的原因

3、不僅在于TiO2負載的牢固程度，而且在電化學降解苯酚的過程中產(chǎn)生多種中間產(chǎn)物，如對苯二酚、鄰苯二酚、對苯醌等會與苯酚競爭吸附位及催化活性位點，這也是影響該電極工作穩(wěn)定性的關鍵因素。本文從競爭吸附和電催化兩方面系統(tǒng)研究了苯酚降解過程中環(huán)狀中間產(chǎn)物對苯酚降解過程的影響規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)中間產(chǎn)物的存在會嚴重影響苯酚在TiO2/ACF電極上的最大吸附容量和吸附速度；競爭實驗發(fā)現(xiàn)TiO2/ACF電極對苯醌的吸附速度最快。電催化結果發(fā)現(xiàn)對苯二酚在陽極被

4、氧化為對苯醌；在陰極又會將其還原為對苯二酚。進一步采用膜分離電解池兩極的物質傳遞方法，發(fā)現(xiàn)對苯二酚及對苯醌的電化學轉化被有效的抑制。
　　為進一步提高TiO2/ACF電極電催化降解苯酚的實用性。本文嘗試從不同的途徑對該電化學體系進行改進：其一，通入空氣協(xié)同。利用氧氣在陰極的化學反應生成含氧自由基和過氧化氫等，可以加快苯酚的降解速度，但中間產(chǎn)物的積累更加嚴重。其二投加過氧化氫的協(xié)同。TiO2/ACF電極能催化一定濃度的過氧化氫快速產(chǎn)