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电催化氧化工艺发展至今,有三个问题需要解决。一需开发具有高活性选择性及稳定性的电极,二需完善有机污染物电催化氧化机理,三需推广电催化氧化工艺的工业化应用。针对这三点,本论文首先通过二甲基硅油改性制备了具有疏水表面的高效钛基PbO2形稳电极。其次,以此电极对酚类废水的降解入手,深入探讨了疏水电极在电催化过程中具有高催化活性选择性和稳定性的机理。最后,根据实际工程情况设计了简单的电催化反应器。将二甲基硅油改性的Ti/Sn-SbOx/PbO2-PDMS进行SEM、EDS、CA、XRD表征。Ti/Sn-SbOx/PbO2-PDMS电极表面致密无损,利于提高电催化活性及增加电极寿命。PDMS主要以不可逆吸附的方式存在于β-PbO2层,并为电极带来疏水性。XRD分析表明电极表面β-PbO2层覆盖完整,从晶体结构看,具有较小的PbO2晶粒,且晶型分散,可见PDMS的添加未改变PbO2的电结晶机理,但抑制了PbO2成核和晶粒生长。LSV测试发现Ti/Sn-SbOx/PbO2-PDMS具有更高的析氧电位,说明其抑制了析氧副反应的发生。以对氯苯酚为模型污染物进行降解实验,发现Ti/Sn-SbOx/PbO2-PDMS在对对氯苯酚去除和矿化过程中具有良好的电催化活性和催化选择性。不同电流密度下矿化效率和电流效率均较未掺杂的对照电极Ti/Sn-SbOx/PbO2有着较大提升。根据加速寿命实验,发现PDMS改性延长了PbO2电极寿命。在探索PDMS疏水改性PbO2电极电催化活性选择性提升机理时,从羟基自由基捕获实验发现电催化活性选择性的提升不能单单用·OH生成量增加来解释。根据四种苯酚对位取代物的降解实验,发现Ti/Sn-SbOx/PbO2对对取代酚的降解速率k与电极表面不同对位取代酚的初始表面浓度Γ具有良好的线性相关性。Ti/Sn-SbOx/PbO2-PDMS的k与Γ及哈密特系数σ共同关联。推断Ti/Sn-SbOx/PbO2电极产生的·OH主要存在形式为吸附·OH。而PDMS改性后的β-PbO2层具有强大的疏水性,促使水电离产生的吸附·OH部分释放到电极/电解质界面,转化为游离·OH,后者抑制了副反应的产生,且利于污染物的传质,高效地参与降解反应,从而提高了电催化活性和选择性。根据某制药废水处理工程水质处理要求,设计了简便的电催化氧化工艺。根据反应器内流体流动的传质动力学,优化反应器构型。将实验室内降解有机废水装置结合实际工程进行放大。根据·OH的容积负荷提出一种新的电催化反应器体积算法,计算得出电催化反应器及内部构型的具体参数,画出设计图,并估算了设备理论能耗。