鑭-釓用于電化學(xué)氧化處理對(duì)甲基苯磺酸的機(jī)理研究.pdf

1、本文以制備高效的稀土共摻雜鈦基二氧化鉛電極為核心，采用對(duì)甲基苯磺酸(p-TSA)模擬廢水為處理對(duì)象，在電化學(xué)氧化體系中進(jìn)行了典型難生化醫(yī)藥中間體廢水降解的實(shí)驗(yàn)研究?？疾炝穗娀瘜W(xué)氧化體系中各項(xiàng)工藝參數(shù)（初始pH，污染物初始濃度，電流密度）對(duì)降解效果的影響。并結(jié)合SEM、XRD和XPS對(duì)稀土共摻雜機(jī)理進(jìn)行了初步探索。利用CV循環(huán)伏安法，揭示了稀土共摻雜后鈦基二氧化鉛電極的電化學(xué)特性。此外，還通過離子色譜(IC)、氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用(GC-M

2、S)及液相色譜（HPLC）探索了電化學(xué)氧化體系中p-TSA的可能降解途徑。
　　首先，利用經(jīng)粗化處理后的鈦片為鈦基，以PPM溶液為前驅(qū)體經(jīng)熱分解制備錫銻氧化物底層，然后在堿性條件下電沉積得到α-PbO2中間層，再通過酸性電沉積得到含PTFE的β-PbO2表面活性層，最終得到Ti/SnO2-Sb2O3/PTFE-β-PbO2電極。利用該電極在電化學(xué)氧化體系中對(duì)p-TSA模擬廢水的工藝參數(shù)（初始pH，污染物初始濃度，電流密度）進(jìn)行了考

3、察，結(jié)果表明，在初始pH為2、污染物初始濃度500 mg/L和電流密度30 mA/cm2條件下，降解3h后，廢水中p-TSA和TOC的降解率分別達(dá)到94.46％和36.43％。在對(duì)SEM和XRD表征結(jié)果分析的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，摻雜了PTFE后的電極表面致密均勻，晶體結(jié)晶度也有所提高。
　　其次，分別制備了含不同單種稀土元素(Re=Ce、La、Nd和Gd)的Ti/SnO2-Sb2O3/PTFE-β-Re-PbO2電極，并對(duì)含p-TSA的模

4、擬廢水進(jìn)行了降解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同的稀土對(duì)電極具有不同的摻雜效果。根據(jù)對(duì)模擬廢水的p-TSA、TOC和COD去除率結(jié)果，稀土元素對(duì)電極的摻雜作用從大到小排列順序?yàn)?Gd＞La＞Nd＞Ce。通過對(duì)電極的SEM和XRD表征結(jié)果分析可知，摻雜了Ce的電極表面晶粒具有穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu)，但大小不均勻;摻雜了La后的電極表面具有結(jié)構(gòu)完整、棱角分明的晶粒，并形成穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu);摻雜了Nd后的電極表面晶體大小不均勻，結(jié)構(gòu)發(fā)育不完整;摻雜了Gd后的電

5、極表面結(jié)構(gòu)完整、均勻致密，具有凹凸不平的立體結(jié)構(gòu)，晶粒的晶胞致密、向外突起、晶體發(fā)育良好，形成棱角分明的四棱錐形晶體顆粒。因此，選擇稀土元素La和Gd作為后續(xù)試驗(yàn)中共摻雜的稀土種類。
　　在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探究了不同Gd、La共摻雜比條件下電極對(duì)p-TSA降解效果的影響，結(jié)果表明，當(dāng)共摻雜比為Pb∶ Gd∶ La=200mol∶3 mol∶1 mol時(shí)，Ti/SnO2-Sb2O3/PTFE-β-Gd-La-PbO2電極具有較好的

6、降解效果，處理3h后，廢水中p-TSA和TOC的去除效率分別達(dá)到了96.53％和56.78％，共摻雜電極的燃燒效率(ηc)也達(dá)到了0.775（未摻雜二氧化鉛電極的ηc為0.552）。較高的燃燒效率可有效阻止中間產(chǎn)物在電極表面的堆積，改善電化學(xué)氧化體系中的傳質(zhì)作用。SEM和XRD表征結(jié)果表明，稀土Gd，La的共摻雜可增大電極的有效面積，使電極表面變得均勻致密。根據(jù)XPS的分析結(jié)果，推測稀土Gd和La主要是氧化物（Gd2O3和La2O3）的