电极材料在电催化氧化处理有机废水中的应用
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( 山学院 环境与化学工程 系。 唐 河北 唐 山 0 3 0 ) 6 0 0
摘
要: 电极材料是 电催化氧化处理有机废水技术的关键 。综述了金属 、 活性碳纤维 、 金属氧化物几种 电
极材料对有机废水的降解效果 , 并展望 了电催化氧化处理有机废水 中电极材料的发展方向。 关键词 : 电极材料 ; 电催化氧化 ; 有机废水
郝 玉翠等 : 电极材料在 电催化氧化 处理 有机废 水 中的应用
2 1 年第 1 02 期
子物 质 的 吸 附性 较 差 , 这决 定 了该 电极 比较 适合 处 理 微 污染 原水 和较 低浓 度 废水 l。 3 1
P O 电 极 降 解 苯 胺 的 电 化 学 催 化 活 性 要 比传 统 b: P O 电极 降解 苯 胺 的 电化 学 催 化活 性 高 的多 , 且 b 而
定, 但在降解 苯酚过程 中 , 所生成 的聚合性 中间产
物 覆盖 在铂 电极 表 面 , 使铂 电极钝 化 。因此 , 金属 电
或是利用 产生的羟基 自由基等强氧化剂降解水 中 的有机物 。 中, 其 电极在该技术 中起着关键作用。 废 水 的处理效率主要取决于电极选择的合理程度 , 用 于 电化 学处 理 废 水 的 电极材 料 主 要有 金 属 电极 、 活 性 炭 纤维 电极 、 属氧 化 物 电极 。 金
掺杂 的 F 的 P O 电极 的析氧 电位要 比传统 P O 一 b: b:
3 金 属 氧 化 物 电极
金 属氧化物 电极 由金属基体 和氧化物薄膜构
成 。该类 电极 是 通过 溅射 法 、 喷雾 热解 法 、 涂层 热解 法 、 胶 一凝 胶 法 、 溶 电沉 积 法 等 方 法 将 金 属 氧化 物 涂 层 覆盖 在基 体 表 面而构 成 的复合 电极 。常用 的金
金 属氧 化 物 电极 常 常 由于金 属 氧 化 物 薄膜 ( 活 性 层 ) 步从 金 属 基体 上 脱 落 , 而使 电极 失 活 , 逐 从 缩 短 电极 的寿命 。为 延 长 电极 寿命 , 通 过在 活 性 层 常 和 金属 基 体 之 间插 入 中间层 。钛 基 P O 电极 镀 层 b 上不 可 避免 有一 些 晶界缝 隙 , 电解 时 产生 的 O 透 过 镀 层 的 晶界 缝 隙氧 化 基 体 ,形 成 导 电 性差 的 TO , i
化
学
工
程
师 21 0 2年第 O 期 1
C e ia E gne h m cl nier
善
: :: j :: 稿 :: :
3 t 2 ̄ - o2 1 421) —o50 : o—1 (020 03—3 1 2 1
谜:
电极材料在 电催翠 , 葛伟青 , 刘艳娟
活性炭纤维电极具有较高 的比表面积 、 较好的 吸附性能 、较好 的导电性能和较高的反应活性 , 因 而 在废 水处 理 中具 有广 泛应 用 。郑 春燕 ] 了 进行
活 性碳 纤 维 电极 法 处 理含 酚废 水 的研究 , 研 究 以 该 活 性 炭 纤 维 作 为 阳极 , 锈 钢 板 作 为 阴极 , 用 电 不 采
c b n f e n tlo iain wee s mma z d n h e eo me tt n fee t d tras frte r a o b r a d mea xd t r u i o i r e ,a d te d v lp n r d o lcr e mae l h e o i o
9 % 以上 。 0
铁掺杂 T/ O一 b j b : i n S P O 电极 ,并研究 了该 电极 S O 的表 面 形 貌 和 电化 学 特 性 , 果 表 明 , 锑 氧 化 物 结 锡 中间层的引入和 F 的掺杂 ,使 活性层 P O 电极 e b: 的表 面 结构 发 生 改 变 ,使 其 与基 体 的 结合 力 增 强 ,
使电极性能恶化…l 。解决该问题 的有效措施就是在
活 性 层 P O 薄 膜 和 基 体 之 间 插 入 合 适 的 中间 层 。 b
31 P O2 . b 电极
P O 具 有 良好 的导 电性 、 析 氧 过 电 位 、 性 b 高 酸 条件 下 的高稳 定性 以及成 本 低廉 等优 点 ,是 一种 很
1 金 属 电极
金 属 电 极 是 以 金 属 作 为 电极 反 应 界 面 的 裸 露 电极 , 目前 , 已经 有 很 多关 于 金 属作 为 电化 学 电极 处 理 废水 的研 究报 道 。王 营茹 等 [ 究 了用 廉价 易 研
得 的金属作为 电极材料处理蒽醌蓝染料废水 , 结果 表 明, 以钢 片 为 阴极 , 别 以铜 片 、 网 、 片 、 片 分 钛 铝 铁 作为 阳极处理水样 , 除钛 网外 , 它电极均出现不 其
究 。钛基 P O 电极对 苯 、 b 酚等 芳香族 化合物 、 脂肪 酸 等 酸 类 和 一 些 杂 环 化 合 物 等 高 分 子 物 质 均 有 较 高
的降解能力 , 能把其最终降解 为 C H04] O 和 f5 , 。丁
徐 红 等 【用 电沉 积 的方 法 自制 了 不 锈 钢基 P O 电 6 ] b: 极 并 通过 对 甲基橙 溶 液 进行 电催 化 氧化 降 解 , 定 确 了 电催 化 氧 化 甲基 橙 的最佳 反 应 条件 , 最 佳 条 件 在 下, 甲基橙 脱 色率 可 达 到 9 % 以上 。该研 究 还对 几 0 种 不 同 印染 废 水进 行 了 电 催 化 氧 化 降 解 ,结 果 表 明 ,不锈 钢 基 P O 电极 对不 同 的 印染 废水 均有 较 b 好 的脱 色效 果 , 降解 2 mn后 , 色率 基 本 可 达 到 0i 脱
极在废水处理中存在的容易被腐蚀或钝化 的现象 ,
限制了其在废水处理 中的广泛应用 。
2 活 性炭 纤 维 电极
活 性 炭纤 维 是 由有 机 高 聚物 聚丙 烯 腈 、 醛 树 酚 脂 、 乙烯 醇基 、 维 素 基 以及 沥 青 基 等 有 机 纤 维 聚 纤 原料 经 碳化 和进 一步 活化 制得 。
te t e to r a i se t rwa o e a t r am n fo g n cwa t wa e sf r c s.
Ke r s e e t d tra ; lc rc e c a ay i xd t n o g nc wa twa e y wo d : l cr e mae l ee t h mi a c t lt o i ai ; r a i se tr o i o l c o
电极 的析 氧 电位 高 的多 。杨 岩等 【噪 用 阳极 恒流 电 l ( 1 沉积 技术 制备 P O 电极和 掺 杂 的 F b e的 P O 电极 , b 结果 表 明 , 杂 的 F 掺 e的 P O 电极 比 P O 电极具 有 b b:
更高的析氧电位 , 更有利于小分子有机物的氧化 降 解, 电催 化 潘 f更 高 。 生
基 金项 目: 山市科 技 局项 目(0 4 2 1一 ) 河北 省 教育 厅项 目 唐 1 10 0 c 1 ;
(2 1 2 7 z0 1 ) 1
作 者简介 : 玉翠 (90 )女 , 师 , 郝 18一 , 讲 主要研究方 向: 电化学 降解废
水。
小, 仅对小 分子物质具有较好 的吸附性能 , 对大分
近年 来 , 电催 化 氧化 技 术在 处 理 有 机废 水 领 域 得 到 广泛 应用 。电催化 氧 化法处 理 有机 废水 就是 利 用 阳极 高 电位 及 催 化活 性来 直接 降解 水 中有 机物 ,
对废水的处理效果较差。鲁弘懿等进行 了铂 电极处
理 苯 酚 模 拟 废 水 的研 究 ,虽 然 铂 电极 化 学 性 质 稳
中 图分 类 号 : 7 31 X 0. 文 献标 识 码 : A
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Ap l a i n o l c r d t ra o r a me to r a i s wa r p i to fe e to e ma e i l rt e t n fo g n c wa t c f e e t
属基体 为钛 、 、 、 金 铂 不锈钢等金属 , 常用 的氧化物 薄膜 以过 渡金 属 的氧 化物 为 主 。目前 此类 电极 研究
较 多 的为 P O 、n R O 和 I : 。该 种 电极 可 b SO 、 u : r 等 O 以 通 过 改 进 材 料 及 表 面 涂 层 结 构 使 其 具 有 比较 高 的析 氧 过 电位 , 通过 改变 氧化 物 膜 的组 成 和 制 备 工 艺条 件 而获 得优 异 的稳定 性 和催化 活 性 。
H O Y -u , EWe— igLU Y n ja A u c iG iqn ,I a-un
( e at n f ni n e tl C e ia E gn e n , a gh nU iesy T n sa 6 00 C ia D pr me t vr m na & h m cl n er g T ns a nvri , aghn0 3 0 , hn ) oE o i i t
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好 的电极材 料 。目前 已经有很 多关 于 P O 电极 的研 b
目前 , 常用锡锑氧化物作为 中 层 。王雅琼IJ 用 间 l 2 等
热 分解 法 制备 了 T/n : S23 b i O + b0/ O 电极 ,并 研 究 S P 了该 电极 的表 面形 貌 和 电化 学 特性 ,结 果 表 明 , 所 制 备 的锡 锑 中间层 表 面 致 密有 序 , 有 效 阻 止新 生 可 态 氧 向基体 扩 散 , 缓 了 TO 层 生 成 , 而延 长 了 延 i 从 电极 的使用 寿命 。刘瑛 等 l睬 用 电沉积 方 法制 备 了 l 3
同程度的腐蚀 ,而钛 网虽然没有出现腐蚀现象 , 但
收稿 日期 :0 1 1 — 6 2 1- 2 0
化学氧化法对模拟含酚废水进行处理。结果表 明, 该方法可以有效分解除去水中的苯酚 , 苯酚和 C D O 的去除率均能达到 9%以上。 5
活 性 炭纤 维 电极 因物 理 、 学结 构 的 特殊 性 而 化 具 有 优 异 的 吸 附 性 能 ,但 是 该 类 电极 微 孑 孔 径 较 L
c t lt xd t n h r a me te e t o r a i s e tr o o lc rd t r s a o t mea ,a t ae a ay i o i ai .T e t t n f c r og n c wa twae fs me ee t e mae i b u t c o e f o l a l ci t d v
使 其 电催化 活性得 到 显著 提高 。
32 S O2 . n 电极 SO 是 一 种 n型 半 导 体 材 料 , 禁 带 宽 度 为 n 其 35V。 常 温下 , 氧化 物 电阻很 高 , 而不 能直 接 .e 在 该 因
摘
要: 电极材料是 电催化氧化处理有机废水技术的关键 。综述了金属 、 活性碳纤维 、 金属氧化物几种 电
极材料对有机废水的降解效果 , 并展望 了电催化氧化处理有机废水 中电极材料的发展方向。 关键词 : 电极材料 ; 电催化氧化 ; 有机废水
郝 玉翠等 : 电极材料在 电催化氧化 处理 有机废 水 中的应用
2 1 年第 1 02 期
子物 质 的 吸 附性 较 差 , 这决 定 了该 电极 比较 适合 处 理 微 污染 原水 和较 低浓 度 废水 l。 3 1
P O 电 极 降 解 苯 胺 的 电 化 学 催 化 活 性 要 比传 统 b: P O 电极 降解 苯 胺 的 电化 学 催 化活 性 高 的多 , 且 b 而
定, 但在降解 苯酚过程 中 , 所生成 的聚合性 中间产
物 覆盖 在铂 电极 表 面 , 使铂 电极钝 化 。因此 , 金属 电
或是利用 产生的羟基 自由基等强氧化剂降解水 中 的有机物 。 中, 其 电极在该技术 中起着关键作用。 废 水 的处理效率主要取决于电极选择的合理程度 , 用 于 电化 学处 理 废 水 的 电极材 料 主 要有 金 属 电极 、 活 性 炭 纤维 电极 、 属氧 化 物 电极 。 金
掺杂 的 F 的 P O 电极 的析氧 电位要 比传统 P O 一 b: b:
3 金 属 氧 化 物 电极
金 属氧化物 电极 由金属基体 和氧化物薄膜构
成 。该类 电极 是 通过 溅射 法 、 喷雾 热解 法 、 涂层 热解 法 、 胶 一凝 胶 法 、 溶 电沉 积 法 等 方 法 将 金 属 氧化 物 涂 层 覆盖 在基 体 表 面而构 成 的复合 电极 。常用 的金
金 属氧 化 物 电极 常 常 由于金 属 氧 化 物 薄膜 ( 活 性 层 ) 步从 金 属 基体 上 脱 落 , 而使 电极 失 活 , 逐 从 缩 短 电极 的寿命 。为 延 长 电极 寿命 , 通 过在 活 性 层 常 和 金属 基 体 之 间插 入 中间层 。钛 基 P O 电极 镀 层 b 上不 可 避免 有一 些 晶界缝 隙 , 电解 时 产生 的 O 透 过 镀 层 的 晶界 缝 隙氧 化 基 体 ,形 成 导 电 性差 的 TO , i
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谜:
电极材料在 电催翠 , 葛伟青 , 刘艳娟
活性炭纤维电极具有较高 的比表面积 、 较好的 吸附性能 、较好 的导电性能和较高的反应活性 , 因 而 在废 水处 理 中具 有广 泛应 用 。郑 春燕 ] 了 进行
活 性碳 纤 维 电极 法 处 理含 酚废 水 的研究 , 研 究 以 该 活 性 炭 纤 维 作 为 阳极 , 锈 钢 板 作 为 阴极 , 用 电 不 采
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铁掺杂 T/ O一 b j b : i n S P O 电极 ,并研究 了该 电极 S O 的表 面 形 貌 和 电化 学 特 性 , 果 表 明 , 锑 氧 化 物 结 锡 中间层的引入和 F 的掺杂 ,使 活性层 P O 电极 e b: 的表 面 结构 发 生 改 变 ,使 其 与基 体 的 结合 力 增 强 ,
使电极性能恶化…l 。解决该问题 的有效措施就是在
活 性 层 P O 薄 膜 和 基 体 之 间 插 入 合 适 的 中间 层 。 b
31 P O2 . b 电极
P O 具 有 良好 的导 电性 、 析 氧 过 电 位 、 性 b 高 酸 条件 下 的高稳 定性 以及成 本 低廉 等优 点 ,是 一种 很
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金 属 电 极 是 以 金 属 作 为 电极 反 应 界 面 的 裸 露 电极 , 目前 , 已经 有 很 多关 于 金 属作 为 电化 学 电极 处 理 废水 的研 究报 道 。王 营茹 等 [ 究 了用 廉价 易 研
得 的金属作为 电极材料处理蒽醌蓝染料废水 , 结果 表 明, 以钢 片 为 阴极 , 别 以铜 片 、 网 、 片 、 片 分 钛 铝 铁 作为 阳极处理水样 , 除钛 网外 , 它电极均出现不 其
究 。钛基 P O 电极对 苯 、 b 酚等 芳香族 化合物 、 脂肪 酸 等 酸 类 和 一 些 杂 环 化 合 物 等 高 分 子 物 质 均 有 较 高
的降解能力 , 能把其最终降解 为 C H04] O 和 f5 , 。丁
徐 红 等 【用 电沉 积 的方 法 自制 了 不 锈 钢基 P O 电 6 ] b: 极 并 通过 对 甲基橙 溶 液 进行 电催 化 氧化 降 解 , 定 确 了 电催 化 氧 化 甲基 橙 的最佳 反 应 条件 , 最 佳 条 件 在 下, 甲基橙 脱 色率 可 达 到 9 % 以上 。该研 究 还对 几 0 种 不 同 印染 废 水进 行 了 电 催 化 氧 化 降 解 ,结 果 表 明 ,不锈 钢 基 P O 电极 对不 同 的 印染 废水 均有 较 b 好 的脱 色效 果 , 降解 2 mn后 , 色率 基 本 可 达 到 0i 脱
极在废水处理中存在的容易被腐蚀或钝化 的现象 ,
限制了其在废水处理 中的广泛应用 。
2 活 性炭 纤 维 电极
活 性 炭纤 维 是 由有 机 高 聚物 聚丙 烯 腈 、 醛 树 酚 脂 、 乙烯 醇基 、 维 素 基 以及 沥 青 基 等 有 机 纤 维 聚 纤 原料 经 碳化 和进 一步 活化 制得 。
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电极 的析 氧 电位 高 的多 。杨 岩等 【噪 用 阳极 恒流 电 l ( 1 沉积 技术 制备 P O 电极和 掺 杂 的 F b e的 P O 电极 , b 结果 表 明 , 杂 的 F 掺 e的 P O 电极 比 P O 电极具 有 b b:
更高的析氧电位 , 更有利于小分子有机物的氧化 降 解, 电催 化 潘 f更 高 。 生
基 金项 目: 山市科 技 局项 目(0 4 2 1一 ) 河北 省 教育 厅项 目 唐 1 10 0 c 1 ;
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作 者简介 : 玉翠 (90 )女 , 师 , 郝 18一 , 讲 主要研究方 向: 电化学 降解废
水。
小, 仅对小 分子物质具有较好 的吸附性能 , 对大分
近年 来 , 电催 化 氧化 技 术在 处 理 有 机废 水 领 域 得 到 广泛 应用 。电催化 氧 化法处 理 有机 废水 就是 利 用 阳极 高 电位 及 催 化活 性来 直接 降解 水 中有 机物 ,
对废水的处理效果较差。鲁弘懿等进行 了铂 电极处
理 苯 酚 模 拟 废 水 的研 究 ,虽 然 铂 电极 化 学 性 质 稳
中 图分 类 号 : 7 31 X 0. 文 献标 识 码 : A
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属基体 为钛 、 、 、 金 铂 不锈钢等金属 , 常用 的氧化物 薄膜 以过 渡金 属 的氧 化物 为 主 。目前 此类 电极 研究
较 多 的为 P O 、n R O 和 I : 。该 种 电极 可 b SO 、 u : r 等 O 以 通 过 改 进 材 料 及 表 面 涂 层 结 构 使 其 具 有 比较 高 的析 氧 过 电位 , 通过 改变 氧化 物 膜 的组 成 和 制 备 工 艺条 件 而获 得优 异 的稳定 性 和催化 活 性 。
H O Y -u , EWe— igLU Y n ja A u c iG iqn ,I a-un
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好 的电极材 料 。目前 已经有很 多关 于 P O 电极 的研 b
目前 , 常用锡锑氧化物作为 中 层 。王雅琼IJ 用 间 l 2 等
热 分解 法 制备 了 T/n : S23 b i O + b0/ O 电极 ,并 研 究 S P 了该 电极 的表 面形 貌 和 电化 学 特性 ,结 果 表 明 , 所 制 备 的锡 锑 中间层 表 面 致 密有 序 , 有 效 阻 止新 生 可 态 氧 向基体 扩 散 , 缓 了 TO 层 生 成 , 而延 长 了 延 i 从 电极 的使用 寿命 。刘瑛 等 l睬 用 电沉积 方 法制 备 了 l 3
同程度的腐蚀 ,而钛 网虽然没有出现腐蚀现象 , 但
收稿 日期 :0 1 1 — 6 2 1- 2 0
化学氧化法对模拟含酚废水进行处理。结果表 明, 该方法可以有效分解除去水中的苯酚 , 苯酚和 C D O 的去除率均能达到 9%以上。 5
活 性 炭纤 维 电极 因物 理 、 学结 构 的 特殊 性 而 化 具 有 优 异 的 吸 附 性 能 ,但 是 该 类 电极 微 孑 孔 径 较 L
c t lt xd t n h r a me te e t o r a i s e tr o o lc rd t r s a o t mea ,a t ae a ay i o i ai .T e t t n f c r og n c wa twae fs me ee t e mae i b u t c o e f o l a l ci t d v
使 其 电催化 活性得 到 显著 提高 。
32 S O2 . n 电极 SO 是 一 种 n型 半 导 体 材 料 , 禁 带 宽 度 为 n 其 35V。 常 温下 , 氧化 物 电阻很 高 , 而不 能直 接 .e 在 该 因