自制气体扩散电极用于染料废水处理的研究

极 具 有 良好 的 电 催 化 性 能 。
关 键 词 电化 学 处 理 气 体 扩 散 阴 极 难 降 解 有 机 废 水 催 化 剂
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解 有机 废水 。活性艳 红 Ｘ ３ －Ｂ为 枣红 色粉 末 ， 主要 用 于 棉布 丝绸 的染 色 ， 于 水 呈 蓝 光 红 色 。活 性 艳 红 溶
易被 其他 金 属 离 子 置换 。如 果 Ａ 位 置 的离 子 被 化
第 一作 者 ： 善评 ， ， ９３年 生 ， 科 ， 授 ， 李 男 １６ 本 教 主要 从 事 环 境 污 染 防治 理 论 与 工 程 技 术 方 面 研 究 。 ＊国家 “ 十一 五” 技 支 撑 计 划 项 目（ ． ０ ６ ＡＪ ５ ２ 。 科 Ｎｏ ２ ０ Ｂ ０ Ａ１ ）
法， 如生 物法 等 ， 难 使 这 些 难 降 解 废 水 达 标 排 放 。 很
近年 来 ， 越来 越 多 的人 们 注意 到 电化 学 方 法 在 治 理 环境 污染 方 面 起 到 的作 用 ¨ ］ 电化 学 方 法 是 一 种 １ 。 。
合原 子价 ） 电导 率 提高 ， 使 或诱 生 出一些 阴离 子空 位
１ 实 验 材 料 及 分 析 方 法
发 以 提 高 污 染 物 的 处 理 效 率 ， 阴 极 电 催 化 降 而
解 ［ 。 用则 未 引起 足够 的重 视 。笔 者 采 用 稀 土 元 ８ 。作 素 镧 （ ａ 对 传 统 的扩 散 电极 进 行 了改 性 ， 点 探 讨 Ｌ） 重
・
１ ・ １
环 境污染与防治
第 ３ ３卷
第 ４期
２１ ０ １年 ４月
Ｘ３ 一Ｂ溶 液 呈 弱 酸 性 ， Ｈ 为 ６ ０ 导 电性 较 弱 ， 入 ｐ ．， 加
一
胶 的形 成 ， 导致 催 化 剂 催 化 活 性 下 降 。根 据 表 １和
定量 的 ＮａＳ 支持 电解 质 ， Ｏ 作 以提 高 电导 率 。活
ｓ ｌ－ ａ ｅ ｇａ ｉｆ ｓｏｎ ｅｅ ｔｏｄ ｉｈ Ｌａ ｉ ａ ａ ａ ｙ ｔ ｅ ｆｍ ｄ ｓ ｄ ｆｕ ｉ ｌｃ ｒ ｅ ｗ ｔ Ｎ Ｏ３ ｓｃ ｔ ｌ ｓ ．ＸＲＤ ｎｄ ＳＥＭ ｅ ｅａ ａ ｗ ｒ ｐｐｌｅ ｏｒｔ ｈａ ａ ｔ ｒｚ ｔｏ ｎ ａ ｉ ｄ ｆ ｈｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎ ａ ｄ —
李 善 评等 自制 气 体 扩 散 电极 用 于 染 料 废 水 处 理 的研 究
自制 气 体 扩 散 电极 用于 染 料废 水 处 理 的 研 究 ＊
李善评 曾 雪媛 连 军锋 王 洪波 方 洪琛
（ 山东 省 水 环 境 污染 控 制 与 资 源 化 重 点 实 验 室 ， 东 大 学 环 境 科 学 与 工 程 学 院 ， 东 济 南 ２ ０ ０ ） 山 山 ５ １０
摘 要 研究 了气体扩散 电极用于难 降解活性艳红 ｘ ３ 一Ｂ染料废水 的处理 ， 优化了催化剂 Ｌ ＮＯ。 ａ ｉ 和气体扩散 电极 的制备工 艺。
采 用 凝 胶 一 胶 法 制 备 催化 剂 Ｌ Ｎｉ ， 最 佳 制 备 工艺 为 ： 檬 酸 与金 属 离 子 摩 尔 比 １５：１０ ｐ ， 溶 ａ Ｏ３其 柠 ． ． ， Ｈ ９ 焙烧 温 度 ７ ０℃ ； 体 扩 散 电 ５ 气
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Ｃ ＯＤ按 标准 方法 测定 ； 光度 采 用 最 大 波 长法 吸
图 １ 合 适 的柠 檬 酸 用 量 （ ， 以柠 檬 酸 ／ 属 离 子 摩 尔 金
比 表 征 ） １ ５： ． 。 为 ． １ ０ ‘
表 １ 柠 檬 酸 用 量 对 催 化 剂 形 成 的 影 响
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化功 能 ， 当氧 缺 陷浓度 达到 一定 程度 时 ， 形成 缺 陷 会 的有 序化 结构 。Ｌ Ｎｉ 。 ＡＢ 。 ａ Ｏ是 Ｏ 型钙钛 矿 复合 氧 化 物 中的金 属 型化 合 物 ， 在着 有 序 化 的 氧缺 陷 。作 存
为催 化反 应 中的 活性 中心 ， ａ Ｏ。 量对 电极 催 化 Ｌ Ｎｉ 含 性能 有很 大 的影 响 。
性 艳红 Ｘ ３ 一Ｂ吸光度 测定 的特 征 波长 为 ５ ９ ５ｎ ３ ． ｍ。
测 定 ； 用 日本 理 学 电机 株 式 会 社 Ｄ／ ｘ ｒ 射 采 ｍａ －Ａ Ｘ 线 衍射 （ Ｄ） ＸＲ 仪分 析 钙钛 矿催 化剂 的晶体 结构 。
２ 实 验 内 容
采 用 溶 胶 一 胶 法 制 备 Ｌ Ｎｉ 钙 钛 矿 型 催 化 凝 ａ Ｏ。 剂 ， 本 步 骤 为 ： 化 学 计 量 比 称 取 所 需 的 基 按 Ｌ ＮＯ。。・６ Ｏ和 ＮｉＮＯ。 ２・ Ｈ２ 用 去 离 子 ａ（ ） Ｈ２ （ ） ６ Ｏ，
作用 因 Ａ、 Ｂ ２种金 属 离 子 的组 合 不 同 而 异 ， 在保 持 原结 晶构 造 的情 况下 ， 部分 Ａ 或 Ｂ位 置 的离 子很 容
仪 器 ： ＨＩ０ ３ 电化 学工 作站 ； Ｘ２４ １ Ｃ ７０Ｂ Ｓ —— １马弗
炉； ＴＵ一８ ０紫外一 可见 分光 光 度计 。 １１ 原 水采 用 活性 艳红 Ｘ ３ 一Ｂ模 拟染 料废 水 ， 属难 降
极 的最 佳 制 备 工 艺 为 ： 化 剂 用 量 ０ ６ｇ 造 孔 剂 用 量 ０ ６ ｇ 聚 四氟 乙 烯 （Ｐ Ｅ 用 量 ３ ０ ｇ 焙 烧 温 度 ３ ０ ℃ 。采 用 Ｘ射 线 衍 射 催 ． ， ． ， ＴＦ ） ． ， ０
（ Ｄ） 电 子 扫描 显 微 镜 （ Ｅ 等 检 测 分 析 方 法 对 所 制 备 的 催 化 剂 和 气 体 扩 散 电 极 进 行 表 征 和 分 析 。 结 果 表 明 ， 型 气 体 扩 散 电 ＸＲ 、 Ｓ Ｍ） 新
水 溶解 后 ， 入适 量 的柠檬 酸 ， 加 搅拌 直 至 得 到均 匀 的
了钙钛 矿 型催化 剂 的制备 工 艺 和条件 。
钙 钛 矿 型 复 合 氧 化 物 是 一 类 与 天 然 钙 钛 矿
（ ａ ｉ ） 似 的化 合物 ＿ ］用 Ａ Ｏ。 示 ， ｃ Ｔ Ｏ。类 】 ， Ｈ Ｂ 表 Ａ多 为 稀 土元 素或 碱 土金 属 ， Ｂ为第 一 过 渡 系 元 素 。催 化
随 着工 业 的飞速 发展 ， 废水 的种类 层 出不穷 ， 难 降解 废 水 的 比 重 也 越 来 越 大 。传 统 的 废 水 处 理 方
合 价不 同 的其他 金属 离子 置换 ， 据 电 中性 的要 求 ， 根
可 导致 Ｂ位 金属 离子 的化 合价 变化 （ 常原 子价 、 异 混
形式 的氧 晶格缺 陷等 ， 这往 往 导 致 催 化 剂 表 面 和 晶 格 氧物种 的种 别 和 数 量 发 生 变 化 ， 而 产 生 各 种 催 从
绿 色 环境 友好 技 术 ， 应 用前 景难 以 限 量 。但 在 较 其
长时 间里 ， 多数 研 究 都 侧 重 于 高 催 化 性 能 阳极 的开