论文部分内容阅读
含酚废水具有危害大、来源广和难降解的特点，我国已将其列为需要重点处理的有害物质。染料废水具有成分复杂、难降解、pH变化大等特点，成为难处理的有机工业废水。为更加有效的降解酚类废水和染料废水，本实验采用浸渍-焙烧法成功制备了一种以石英柱为载体的新型粒子电极：Bi2O3/石英柱，并以石墨为阳极，不锈钢为阴极，构建三维体系降解苯酚模拟废水和甲基橙模拟废水。通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、电子显微镜扫描（SEM）和能量色散X射线分析（EDX）等表征手段对自制粒子电极的表面形貌和氧化铋的晶体结构进行分析，结果表明石英柱被刻蚀后，增大了比表面积，增加了与氧化铋的接触点位，为氧化铋成功负载在石英柱表面创造了有利条件；负载氧化铋后，粒子电极的导电能力增强，在放大到1万倍的情况下，可以清晰的观察到，在粒子电极表面，部分氧化铋呈棒状结构，进一步增加了粒子电极与污染物接触的面积；优化粒子电极的焙烧时间和焙烧温度，确定粒子电极的最佳焙烧温度为550℃，焙烧时间为4h，结合对苯酚的降解效率，得出该条件下形成的三斜晶系氧化铋具有较好的电催化氧化能力。当苯酚初始浓度为200.0mg/L，粒子电极投加量为125.0g/L，降解电压为12.0V和溶液pH为中性时，该体系对苯酚的去除率可以达到94.0%以上，化学需氧量（COD）去除率达到75.5%以上；当甲基橙初始浓度为200.0mg/L，粒子电极投加量为15.0g，降解电压为9.0V时，该体系对甲基橙的去除率可以达到95.0%以上；同时为了进一步证明制备的粒子电极具有良好的电催化性能，构建不同体系对苯酚进行降解，实验结果表明三维电极体系比二维电极体系对苯酚的去除率高24.0%以上，三维电极体系的电流效率明显提高，能耗仅为10.4kWhkg COD-1，大约是二维电极体系能耗的一半；对粒子电极的重复使用和再生性能进行了研究，结果表明，粒子电极在重复使用3次后仍然具有较高的电催化性能，在500℃条件下焙烧1h，可以使粒子电极恢复电催化活性。对粒子电极电催化氧化机理进行了研究，通过逐渐加大叔丁醇的浓度，观察该体系对苯酚的降解效率，实验结果表明在苯酚的降解过程中，羟基自由基的存在是苯酚降解的主要原因，在电极表面直接氧化是苯酚降解的次要原因。对于苯酚的初始浓度，苯酚的电催化氧化降解符合准一级动力学。