三维电极法粒子电极制备及对苯酚废水的处理研究

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O2+H++2e→H2O2 Mred+H2O2+H+→Mox+·OH+H2O R+·OH→有机分解产物 这样,电催化体系中的有机物(R)在?OH 作用下, 发生快速氧化反应及自由基链反应,而使有机物迅速 去除。
%
溶 度 的 去 除 率 ︵ ︶
循环次数（次）
图 1 各种负载催化剂粒子电极对苯酚的去除效果
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DU Wen- chao
（Environment Protection Bureau of Anyi County, Anyi,Jiangxi,330200,China；）
Abstr act: Electrochemical treatment is a promising alternative for the treatment of phenolic waste water. Electrocatalytic oxidation of phenol was investigated in the presence of ZnO,CuO,Fe2O3 supported on carbon aerogel as particle electrodes. Special attention was paid to experimentally probe the performance of phenol removal in the process of repeated batch runs. The experimental results showed that, at the same conditions, ZnO dispersed carbon aerogel, as particle electrodes could remove phenol- containing wastewater much more efficiently than other particle electrodes. Key wor ds: Three- dimensional electrodes; Particle electrode; Phenol
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பைடு நூலகம்
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(1) 该风场风功率密度可达 《风电场风能资源评 估方法》 (GB/T18710- 2002)风功率密度等级表中的 二级，说明该区域风能资源已达应用于并网发电的 风资源标准的下限，该区域可建设并网发电的风电 场。
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实 验 考 察 了 在 相 同 的 条 件 下 分 别 以 ZnO/CA、 CuO/CA、Fe2O3/CA 粒子电极电催化氧化苯酚废水的 活性。结果见图 1。可以看出，在 3 种催化剂中， ZnO 的催化效果最好。经 50 次循环后，ZnO/CA 粒 子电极对苯酚的去除率仍有 93.7%，下降幅度远小 于其他几种粒子电极。说明所制备的经 ZnO 改性的 炭气凝胶粒子电极具有较高的催化活性和稳定性。 从图 2 中各种粒子电极 50 次水处理循环处理苯酚的 总量也可以看出，ZnO/CA 粒子电极处理的苯酚为 4 101.4 mg，其为炭气凝胶粒子电极的 4 倍，充分证 明了 ZnO/CA 粒子电极对苯酚有较高的去除率。 2.3 反应机理
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（上接第 48 页）
3 结语
制备了 ZnO、CuO、Fe2O3 掺杂的炭气凝胶并将 其作为粒子电极用于三维电极法处理苯酚模拟废水 试验。3 种负载催化剂的粒子电极对苯酚的去除效 果均有明显的提高。其中，经 ZnO/CA 粒子电极对 苯酚的去除效果最好，说明 ZnO/CA 粒子电极具有 较高的催化活性和稳定性。
1 实验部分
1.1 实验仪器和试剂 756MC 紫外－可见分光光度计，上海第三分析
投稿时间：2010- 05- 16 作者简介： 杜文超 (1974- ) 男，环境工程师。长期从事建设项目管理和环境监理工作。
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研究与探讨
仪器厂。苯酚，分析纯。 1.2 模拟废水的配制及分析
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效果。研究表明，在相同的处理条件下，ZnO 掺杂的炭气凝胶作为粒子电极对苯酚的去除效果最好。
关键词：三维电极；粒子电极；苯酚
中图分类号：X703.1
文献标识码：B
文章编号：1005－7676 （2010） 02－47- 02
Par ticle Electr odes Pr epar ation and Phenol Removal Resear ch in Thr ee- dimensional Electr odes Reactor
图 2 50 次循环的苯酚去除总量
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能源研究与管理 2010( 2 )
开发与应用
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前言
电化学法是近年来备受关注的一种处理难生物 降解的有机废水的技术，其原理是在电极和催化材 料的作用下产生活性基团氧化水中的有机物, 使有机 物分解为可生物降解的小分子物质或彻底降解为 CO2 和 H2O 等无毒无害物质[1]。新发展起来的三维电 极是在传统的二维电极的基础之上发展起来的，相 比之下，三维电极具有高面体比，因而具有更好的 传质效果，更低的能耗。经研究表明，寻找高效的 填料，是提高三维电极效率的关键， 粒子电极材料 的种类、粒度大小均对处理废水的效果有着很大的
用分析天平称取一定质量的苯酚，用超纯水溶 解，配成储备液，置于冰箱中保存，使用时稀释至 所需浓度。苯酚浓度由分光光度计直接测定[10]，浓 度去除率由以下公式计算：
C%=(C0- C)/C0 其中 C0 和 C 分别表示苯酚的初始浓度和出水浓 度。 1.3 实验方法 1.3.1 粒子电极材料的制备 将 炭 气 凝 胶 浸 渍 于 Zn (NO3)2、 Fe (NO3)3 和 Cu (NO3)3 溶液中恒温震荡 24 h 后取出，再于 N2 的保护 下升温至合适温度恒温 3 h 后取出，制得粒子电极。 1.3.2 电催化氧化处理苯酚模拟废水 电催化反应在电催化氧化反应器中进行。阳极 为石墨, 阴极为不锈钢板，将 20 g 粒子电极填充于 两个主电极之间，加入 1 000 mg/L 的待处理苯酚模 拟废水 50 mL，同时从底部通入压缩空气，打开电 源，反应一定时间后取样分析。电源电压 30 V,压缩 空气的流速是 0.1 m3/h,每个循环的时间为 20 min， 实验结束后，直接将废水放出，沥干，再次加入模 拟废水，进行下一循环实验，实验均在室温下进行。
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电化学催化氧化过程是一个动态的吸附— ——电 解— ——解吸附的过程，首先，水溶液中的有机物被 吸附到粒子电极的表面，当达到一定的分解电压后， 有机物被氧化分解，离开粒子电极的表面。催化氧 化的机理主要是自由基反应,而体系产生的活性中间 体 H2O2 则是形成自由基的重要引发剂。在电催化反 应中,通过电解产生的 O2 和外界可提供的 O2 在阴极 上还原产生 H2O2, 而体系中的羟基自由基,则可在金 属催化剂作用下产生[4]。其中,金属催化剂的还原态 用 Mred 表示,而氧化态用 Mox 表示。
研究与探讨
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三维电极法粒子电极制备及对苯酚废水的处理研究
杜文超
（安义县环保局 江西安义 330200）
摘 要：电化学法是近年来一种备受关注的处理含酚类难生物降解有机废水的方法，实验制备了 ZnO、CuO、Fe2O3
掺杂的炭气凝胶作为粒子电极，进行了三维电极法处理苯酚模拟废水试验，考察了几种粒子电极材料对苯酚的去除
影响[2]。 本文以金属氧化物为催化剂，炭气凝胶 （CA）
颗粒为载体，制备了金属氧化物 / 炭气凝胶复合物 为粒子电极，这种方法将炭气凝胶的高比表面积， 高吸附性[3]和金属氧化物的高催化活性相结合，用于 处理高毒性难生物降解有机污染物。不仅对发展新 型水处理技术有重要的理论意义，而且对难生物降 解的有机废水有重要地现实意义。
2 结果与讨论
2.1 负载催化剂炭气凝胶与炭气凝胶粒子电极的比较 以炭气凝胶粒子电极为空白实验，与几种负载
催化剂粒子电极对苯酚废水的去除效果比较，结果 见图 1，经过 50 次循环后，苯酚的去除率均随着循 环次数的增加而减小。但负载催化剂的粒子电极对 苯酚溶液的去除效果均优于炭气凝胶粒子电极。这
说明在三维电极法中几种金属氧化物作为催化剂均 对苯酚降解起到了催化作用。 2.2 几种负载催化剂粒子电极的比较
(2) 该风场风向及风能一致性良好，风向频率及 风能方向集中于偏北方向，有利于风机布阵及风机 的稳定运行。
(3) 当地的最大风及极大风不会对风机运行构成 威胁。
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