以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉過程研究.pdf

1、高鐵酸鹽是一種集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝為一體的、無毒副作用的高效多功能水處理化學(xué)藥劑，而且在水處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和開發(fā)前景，是一種環(huán)境友好的多功能“綠色化學(xué)”試劑。本文以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉，探討了電解條件和超聲作用對(duì)電解制備高鐵酸鈉過程的影響。 主要開展工作如下： 1．電解條件對(duì)高鐵酸鈉表觀生成速率的影響以鑄鐵陽極電化學(xué)氧化制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度以及電

2、解液對(duì)高鐵酸鈉表觀生成速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： (1)在實(shí)驗(yàn)條件下，電解初期的高鐵酸鈉表觀生成速率較大，而隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，高鐵酸鈉表觀生成速率逐漸減小。如，體系溫度為40℃，操作電流密度為50mA·cm<'-2>之時(shí)，在14 mol/LNaOH溶液濃度中電解制備高鐵酸鈉，電解15分鐘時(shí)高鐵酸鈉的表觀生成速率為8.91 mmol·L<'-1>·h<'-1>，而電解時(shí)間為75分鐘時(shí)，高鐵酸鈉的表觀生成速率為3.15 mmol·

3、L<'-1>·h<'-1>，比15分鐘下降了64.6％。 (2)在相同電解時(shí)間下，高鐵酸鈉的表觀生成速率均隨著NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度的增大而增大。如，電解時(shí)間都在30分鐘時(shí)，在體系溫度為40℃、操作電流密度為50mA·cm<'-2>時(shí)，電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率在12mol/L、14 mol/L、16 mol/LNaOH溶液中分別為5.80 mmol·L<'-1>·h<'-1>、7.13mmol·L<'-1

4、>·h<'-1>、7.80 mmol·L<'-1>·h<'-1>；而在體系溫度為40℃、電解液為14 mol/LNaOH時(shí)，電流密度為50 mA·cm<'-2>、100 mA·cm<'-2>、150 mA·cm<'-2>下的高鐵酸鈉表觀生成速率分別為7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>、12.33 mmol·L<'-1>·h<'-1>和16.02 mmol·L<'-1>·h<'-1>；在操作電流密度為50mA·cm<'-2>、

5、電解液為14 mol/LNaOH時(shí)，體系溫度在30℃、40℃和50℃下高鐵酸鈉的表觀生成速率分別為4.73 mmol·L<'-1>·h<'-1>、7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>、9.34mmol·L<'-1>·h<'-1>。 (3)以NaOH溶液為電解液電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率要高于以KOH。為電解液制備的表觀生成速率。如，在相同電解條件下，電解時(shí)間為30分鐘時(shí)，以NaOH溶液為電解液電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率

6、為7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>，而以KOH為電解液制備的表觀生成速率為2.42 mmol·L<'-1>·h<'-1>，比以NaOH溶液為電解液下降了66.1％。 2．電解條件對(duì)電解法制備高鐵酸鈉過程瞬時(shí)電流效率的影響以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度和電解液對(duì)電解制備高鐵酸鈉過程的瞬時(shí)電流效率的影響。研究結(jié)果表明： (1)在實(shí)驗(yàn)條件下，電解制備高鐵酸鈉

7、過程的瞬時(shí)電流效率均隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。 (2)在相同電解時(shí)間下，隨著NaOH溶液濃度、體系溫度的增大，電解制備高鐵酸鈉過程的瞬時(shí)電流效率也逐漸增大，但隨著操作電流密度的增大而下降。 (3)以NaOH溶液為電解液制備高鐵酸鈉過程的瞬時(shí)電流效率要高于以KOH為電解液制備過程的瞬時(shí)電流效率。 3．超聲對(duì)電解制備高鐵酸鈉過程的影響采用整體恒流電解法，以鑄鐵陽極電解制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了超聲對(duì)電解制備高鐵酸

8、鈉過程的影響。研究結(jié)果表明： (1)在不同NaOH溶液濃度、操作電流密度和體系溫度中，有超聲作用時(shí)高鐵酸鈉單位體積的累計(jì)生成量和電解過程的瞬時(shí)電流效率均高于靜止條件時(shí)單位體積的累計(jì)生成量和瞬時(shí)電流效率。 (2)超聲對(duì)電極表面形貌產(chǎn)生影響。由于超聲空化效應(yīng)及其相關(guān)效應(yīng)強(qiáng)化了傳遞過程，反應(yīng)產(chǎn)物被及時(shí)傳遞到溶液中；另一方面，超聲的空化效應(yīng)及空化泡破裂瞬間產(chǎn)生的微射流對(duì)電極表面有凹蝕作用，電極表面被及時(shí)更新，增大電極表面的真實(shí)表