第一篇：電化學(xué)高級氧化反應(yīng)器常規(guī)工藝及優(yōu)點

電化學(xué)高級氧化反應(yīng)器常規(guī)工藝及優(yōu)點化工廢水、印染廢水、印刷油墨廢水、噴漆噴油廢水、電鍍廢水治理工藝到現(xiàn)在已有很多成熟的工藝了，氧化反應(yīng)器在廢水治理中為做出很大的貢獻(xiàn)。常規(guī)工藝是化學(xué)混凝沉淀、氣浮和生化處理工藝，但廢水中各種成分的污染物都有，廢水有機物濃度高，鹽類含量高，有的成分對微生物有毒害作用，生化處理效果不是很理想。且很多有機物是溶于水中，用物理方法如沉淀、氣浮工藝處理效果也不佳。

針對這種狀況，我公司組織一了批長期從事廢水治理的專家、技術(shù)員，經(jīng)多年的攻關(guān)研究，開發(fā)出了一套常溫常壓光電催化氧化反應(yīng)器的廢水治理設(shè)備，專門對高濃度，難生化的工業(yè)污水進(jìn)行處理。

三、設(shè)備優(yōu)點

1、設(shè)備適用范圍廣：即可適用于新建廢水處理的配套設(shè)備，也可適用于現(xiàn)在廢水處理設(shè)備的改造。可放于廢水治理工藝的前端，根據(jù)實際情況也可用于廢水治理后面(主要是去除COD)。還可適用于高濃度難降解廢水的生物預(yù)處理，改善廢水可生化性。特別適用于小型工業(yè)廢水有機物的一次性治理。

2、紫外燈裝置采用一體化浸沒式，可從管兩端安裝和拆卸，清洗更換方便，因廢水PH調(diào)節(jié)在弱酸性，金屬離子不會發(fā)生沉積，有機物被徹底氧化，催化氧化裝置內(nèi)不會發(fā)生結(jié)垢和有機物粘附現(xiàn)象，無需經(jīng)常清洗。這樣處理工藝簡單，操作管理方便。根據(jù)情況進(jìn)水前可選擇安裝前置永磁防垢除垢器，利用永磁(銣、鐵、硼)，當(dāng)水通過磁場時，水分子在磁場的作用下，產(chǎn)生扭曲、變形、反轉(zhuǎn)、震動、使其分子加強從而使原來的水中締合形成的各種鏈狀、團狀的大分子(H2O)N，解離成單個雙分子(H2O)2，使水的活性增加，改變了水的物理結(jié)構(gòu)通過磁場對溶液中的離子產(chǎn)生作用，使水中鈣、鎂鹽類結(jié)垢物的針狀結(jié)晶改變成顆粒狀結(jié)晶體，使它們不能交織在一起成為堅硬的水垢附著在器壁或管壁上。而成為微小的顆粒沉淀于底部，隨排污排出，從而達(dá)到防水垢的作用;對原有的老水垢也可通過已處理水的作用，使之逐漸剝蝕、軟化、松動、龜裂、直到脫落，達(dá)到除垢目的。防止廢水中的鹽類在紫外燈套管表面結(jié)垢。

3、該設(shè)備在常溫常壓下運行，控制簡單方便，維護(hù)少，可實現(xiàn)全自動控制。

4、反應(yīng)最終產(chǎn)物是二氧化碳、水、氮氣及其它無害氧化物，不產(chǎn)生二次污染，特別適用于污水回用的預(yù)處理工藝，保證污水回用進(jìn)水水質(zhì)，防止有機物對RO膜造成污堵。

5、催化表面積大，一立方水的平均催化面積達(dá)20平方米，催化效率高;紫外光能利用充分，大大降低單位處理能耗。運行成本較原有工藝要低，藥劑用量比原有工藝要少，處理效果比原有工藝好，同時減少廢水中可溶性固體的增加。

四、廢水治理工藝說明：

車間廢水經(jīng)收集后用耐腐蝕泵提升，打入前置過濾器，濾除大顆粒懸浮物和砂粒，防止其在管式催化氧化裝置內(nèi)沉積而影響催化效果。過濾裝置采用不銹鋼袋式過濾器，具有容污量大，維護(hù)管理方便的特點。濾渣定時清理。泵前同時用計量泵計量加入雙氧水和硫酸，用PH儀控制PH在所需要的范圍。加藥后的廢水進(jìn)入催化氧化裝置，在其中進(jìn)行氧化。反應(yīng)器內(nèi)壁都涂有二氧化鈦涂層，紫外線不能透過催化涂層，因此對容器也不會造成損害，保證設(shè)備能正常使用。主要工藝流程如下所示：

雙氧水→計量泵 計量泵←硫酸

↓ ↓

高濃度有機廢水→提升泵→過濾裝置→催化氧化裝置→生化反應(yīng)→排放

雙氧水→計量泵 計量泵←硫酸

↓ ↓

低濃度有機廢水→提升泵→過濾裝置→催化氧化裝置→排放

五、設(shè)備操作說明

1、初次啟動：在初次啟動前，全面檢查所有電機是否能正常工作，紫外燈系統(tǒng)工作是否正常，管路是否按工藝要求正確連接。然后用清水打通，檢查所有設(shè)備是連接完好，沒有沒滲漏現(xiàn)象。一切正常后，才啟動提升泵，將廢水打入反應(yīng)器，水量達(dá)到80%左右容量時，啟動加藥裝置。加入雙氧水和硫酸，調(diào)節(jié)進(jìn)水水量到一定值，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和水量，調(diào)整好加藥量?？刂芇H在弱酸性。水量達(dá)到100%容量時，開啟紫外燈系統(tǒng)。使整個裝置進(jìn)入正常運行狀態(tài)。

2、正常運行：設(shè)備進(jìn)入正常運行狀態(tài)時，要定時檢測雙氧水含量，保證其有正常濃度范圍。同時也要及時觀察PH是否在要求的范圍之內(nèi)。紫外燈系統(tǒng)打開后最好是常開，不能頻繁啟停，否則對紫外燈的使用壽命有嚴(yán)重影響。

3、停機：正常的停機順序是先停提升泵，然后停計量泵，再停循環(huán)泵，最后停紫外燈系統(tǒng)。如果是短時間停止，紫外燈不能停，同時循環(huán)泵也得保持開啟狀態(tài)。

4、維護(hù)保養(yǎng)：紫外燈使用時間超過其正常使用壽命后，就得及時更換。如果反應(yīng)產(chǎn)生的深沉物很多，根據(jù)情況要及時將沉淀物排出和對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行清洗。

六、注意事項

1、因該裝置中有大功率的紫外燈，有很強的紫外線輻射，未經(jīng)許可嚴(yán)禁私自打開反應(yīng)器。在正常運行時保證設(shè)備在密封狀態(tài)，不能有紫外光透出，以免造成人身傷害。

2、正常維護(hù)時，一定要關(guān)閉紫外燈裝置電源才進(jìn)行。在設(shè)備保修期內(nèi)，未供貨商經(jīng)許可，不能對設(shè)備私自拆裝，如果私自拆裝造成任何損失，由拆裝人員自負(fù)，供貨商概不負(fù)責(zé)。

3、廢水原水中含有大量懸浮物時,必須經(jīng)過預(yù)處理去除,以免影響設(shè)備運行效果。

第二篇：高級氧化技術(shù)總結(jié)

高級氧化技術(shù)總結(jié)

摘要：高級氧化技術(shù)作為一種新興的污水處理技術(shù)由于其具有氧化能力、反應(yīng)速度快、處理完全、無公害、使用范圍廣等優(yōu)點越來越受到各國的重視并 相繼進(jìn)行了一些列的研究開發(fā)工作。當(dāng)今世界關(guān)于高級氧化技術(shù)的研究和應(yīng)用主 要有光催化技術(shù)、臭氧催化技術(shù)、Fenton 技術(shù)、超聲降解技術(shù)、電化學(xué)降解技 術(shù)、濕式氧化技術(shù)、超臨界水技術(shù)以及組合技術(shù)。本文對水處理中的高級氧化技 術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)并在此基礎(chǔ)上提出水處理高級氧化技術(shù)的研究展望。

關(guān)鍵詞:高級氧化、光催化、臭氧氧化、Fenton、超聲、電化學(xué)、超臨界水氧化。

高級氧化技術(shù)于1987 年提出的的被定義為能夠產(chǎn)生羥基自由基的氧化過程。雖然近期一些研究表明了羥基自由基機理對一些高級氧化工藝并不適用但是這一概念目前仍然被采用。

一．根據(jù)氧化時羥基的產(chǎn)生方式和反應(yīng)條件的不同可將現(xiàn)在存在的高級氧化

技術(shù)分為Fenton 以及類Fenton 氧化技術(shù)、光催化高級氧化技術(shù)、臭氧催化氧化技術(shù)、超聲氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化技術(shù)以及超臨界水氧化技術(shù)。

1．光化學(xué)氧化及光催化氧化

在廢水處理中單純紫外光輻射的分解作用較弱通過向紫外光氧化法中引 入適量的氧化劑可以明顯提高廢水的處理效果。

光催化氧化技術(shù)是在光化學(xué)氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的與光化學(xué)法相比有 更強的氧化能力可使有機污染物更徹底地降解。光催化氧化技術(shù)使用的催化劑 有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2 和Fe3O4 等。

光催化氧化的機理為當(dāng)用能量大于或等于ROx 能帶隙的光輻射時,ROx 價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶,生成電子空穴對,并向ROx 粒子表面遷移。生成的電子可以和水中溶解氧反應(yīng)生成O2-·氧自由基離子。而空穴則吸附H2O 或是HO-,將其氧化成·OH 自由基。2 臭氧氧化法

臭氧是一種強氧化劑與有機物反應(yīng)時速度快使用方便不產(chǎn)生二次污染用于污水處理可有效地消毒、除色、除臭、去除有機物和降低COD 等用于給水處理時可以有效地降低消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

臭氧同污染物的反應(yīng)機理包括直接反應(yīng)(臭氧同有機物直接反應(yīng))和間接反 應(yīng)(臭氧分解產(chǎn)生·OH,·OH 同有機物進(jìn)行氧化反應(yīng))。但單獨的臭氧氧化法主要 利用的是臭氧的直接氧化這種氧化方法造價高、處理成本昂貴且此其氧化反 應(yīng)具有選擇性對某些鹵代烴及農(nóng)藥等氧化效果比較差。為此近年來發(fā)展了旨在提高臭氧氧化時·OH 產(chǎn)率的方法。產(chǎn)用的方法主要有以下3 種:在堿性條件下分解生成·OH,在紫外光作用下生成·OH 和在金屬催化劑催化下生成·OH。Fenton 法和類Fenton 法

Fenton 試劑是在1894 年由Fenton 首次開發(fā)并應(yīng)用于酒石酸的氧化。典 型的Fenton 試劑是由Fe2+催化H2O2 分解產(chǎn)生·OH..從而引發(fā)有機物的氧化降解反應(yīng)。

由于Fenton 法處理廢水所需時間長，使用的試劑量多，而且過量的Fe2+將增大處理后廢水中的COD 并產(chǎn)生二次污染。近年來，人們將紫外光、可見光等引入Fenton 體系..并研究采用其它過渡金屬替代Fe2+，這些方法可顯著增Fenton 試劑對有機物的氧化降解能力，并可減少Fenton 試劑的用量..降低處理成本被統(tǒng)稱為類Fenton 反應(yīng)。

Kang利用Fenton 試劑對染料廢水的色度和COD 的去除進(jìn)行了研究?？梢姽庹丈?60min 后TOC 去除率達(dá)100%，與Fe2+對H2O2 的催化作用存在協(xié)同效應(yīng)。C.Sirtori 等則發(fā)現(xiàn)可見光/Fenton 催化體系對制藥廢水生化處理后的出水有較好的去處效果。

Fenton 氧化法的缺點是出水中含有大量的Fe2+..容易引起二次污染。因此，近年來，人們以膨潤土等作為Fe 的載體，通過離子交換等方式，制備含鐵的固體氧化劑，進(jìn)行異相Fenton 反應(yīng)，可降低成本，同時避免了出水中鐵引起的二次污染..鐵及其它過渡金屬的固定化已成為Fenton 法的重要發(fā)展方向。超聲US氧化法

超聲降解水中有機物是一個物理化學(xué)過程 ,其主要源于聲空化效應(yīng)及由此引發(fā)的物理和化學(xué)變化。液體的聲空化過程是集中聲場能量并迅速釋放的過程 ,即液體在超聲輻射下產(chǎn)生空化氣泡,這些空化氣泡吸收聲場能量并在極短的時間內(nèi)崩潰釋放能量。空化氣泡可被看作具有極端物化條件和含有高能量的微反器。

在空化氣泡崩潰的極短時間內(nèi),在其周圍極小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生1900..5200K 的高溫和超過50MPa 的高壓,并伴有強烈的沖擊波和微射流等現(xiàn)象。

5．電化學(xué)氧化法

電化學(xué)高級氧化法是通過選用具有催化活性的電極材料在電極反應(yīng)過程中 直接或間接產(chǎn)生·OH達(dá)到分解難生化污染物的目的。目前電化學(xué)高級氧化主 要用于有機廢水的處理主要是難降解有毒工業(yè)廢水的處理以及中水回用。根據(jù) 氧化機理的不同可分為陽極氧化、陰極還原、陰陽兩極協(xié)同作用以及新型的光 電協(xié)同氧化技術(shù)和聲電氧化技術(shù)。

陽極氧化

陽極氧化技術(shù)是在電解反應(yīng)器中選用具有活性的陽極材料在陽極附近產(chǎn) 生羥基自由基。按照作用機理的不同可分為直接氧化和間接氧化兩類。在直接 氧化過程中有機物首先吸附到電極表面然后通過陽極氧化反應(yīng)而使其降解 間接氧化是通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的強氧化劑如次氯酸、Fenton 試劑、金屬氧 化還原電對等參與降解反應(yīng)。

陰極還原

陰極還原就是在適當(dāng)?shù)年帢O電位下選擇合適的陰極材料利用陰極還原反 應(yīng)使O2 還原為具有氧化活性的H2O2來氧化有機污染物

由于H2O2 的氧化電位不是很高使其氧化能力受到限制因此在溶液中引如Fe2 + 等金屬離子催化劑催化H2O2 生成·OH強化了其氧化能力構(gòu)成“電芬頓”體系。

二．高級氧化技術(shù)研究的熱點問題 1 氧化機理的探討

有機物氧化機理的探討對于強化反應(yīng)過程、設(shè)計反應(yīng)器、開發(fā)氧化工藝、提 高污染治理效率等具有重要的理論與實踐意義.然而由于有機污染物復(fù)雜多樣,不同的物質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),其氧化降解機理千差萬別,因而探討不同有機污染物的氧化降解機理成為化學(xué)家們研究的熱點。低成本高效催化劑的研制

在高級氧化技術(shù)領(lǐng)域,催化劑的應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。然而在復(fù)雜的污染系統(tǒng)中,要找到活性好、穩(wěn)定性強、適用對象廣等性能好的催化劑并非易事。特別是尾氣凈化催化劑、光氧化催化劑、超臨界水氧化催化劑、濕式催化氧化催化劑等的研制一直是高級氧化技術(shù)領(lǐng)域催化劑研究的熱點。新型高級氧化技術(shù)的研究

新型高級氧化技術(shù)主要指超聲氧化、超臨界水氧化、微波氧化以及高鐵處理技術(shù)等新興且高效的高級氧化處理技術(shù)。但是這些氧化技術(shù)現(xiàn)在都有很大的限制性和不足。如超臨界水要求高壓高溫..條件苛刻..高鐵既不穩(wěn)定。并且這些技術(shù)相對來說更加的不成熟..如何將這些技術(shù)合理經(jīng)濟的引入水處理中也成為了高級氧化技術(shù)研究的熱點問題。

三．高級氧化工藝的開發(fā)

利用各種技術(shù)開發(fā)高效的氧化工藝,增大系統(tǒng)處理量,降低操作費用,提高處理效率,盡管技術(shù)上有難度,但一直是并將在未來很長一段時間都會是研究的熱點。

高級氧化技術(shù)的發(fā)展方向

在環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天..作為污染治理的一種有效手段..高級氧化技發(fā)展方向更值得人們關(guān)注。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀..高級氧化技術(shù)發(fā)展方向主要集中在以下幾個方面..1．現(xiàn)有氧化技術(shù)與工藝的不斷完善與改進(jìn)。2．各種技術(shù)的聯(lián)合運用。

3．運用新技術(shù)開發(fā)新的氧化工藝。參考文獻(xiàn)

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第三篇：第七章 氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)基礎(chǔ)

第七章 氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)基礎(chǔ)

(7-3)

(1)2KMnO4(aq)+5H2O2(aq)+3H2SO4(aq)→2MnSO4(aq)+5O2(g)+K2SO4(aq)+8H2O(l)

這一氧化反應(yīng)有事被錯誤地寫作下列形式：

2KMnO4+H2O2+3H2SO4→2MnSO4+3O2+K2SO4+4H2O

從反應(yīng)方程式看，兩邊各元素的原子數(shù)目都相等，電荷也是平衡的，似乎沒有錯誤。但實驗證明，酸性溶液中KMnO4與H2O2反應(yīng)生成的O2都來自于H2O2，而不是KMnO4。所以采用觀察法配平時會出現(xiàn)

上述錯誤結(jié)果，即KMnO4作為氧化劑將H2O2氧化為O2，同時自身又分解出O2，部分地作為還原劑。

應(yīng)用離子-電子法配平時則不會出現(xiàn)這樣的結(jié)果。相應(yīng)的半反應(yīng)為：

MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e-→ Mn2+(aq)+4H2O(l)

H2O2(aq)→ O2(g)+2H+(aq)+2e-

2-類似的情況還有酸性溶液中Cr2O7與H2O2的反應(yīng)為：

2Cr2O72-+8H2O2+16H+ = 2Cr3++3O2+7H2O

若寫作2Cr2O72-+8H2O2+16 = 4Cr3++7O2+16H2O是錯誤的。

---2-(3)3As2S3(aq)+14ClO3(aq)+18H2O(l)=14Cl(aq)+6H2AsO4(aq)+9SO4(aq)+24

H+(aq)

2-+3+(6)3CH3OH(aq)+Cr2O7(aq)+8H(aq)= 3CH2O(aq)+2Cr(aq)+7H2O(l)

(8)P4(s)+10HClO(aq)+6H2O(l)=4H3PO4(aq)+10Cl-(aq)+10(aq)

配平酸性溶液中的氧化還原反應(yīng)方程式時，反應(yīng)物和產(chǎn)物中都不能出現(xiàn)OH-。如果采用離子-電子法，在半反應(yīng)中也不能出現(xiàn)OH-。

(7-4)

(2)3ClO-(aq)+2Fe(OH)3(s)+4OH-(aq)= 3Cl-(aq)+2FeO42-(aq)+5H2O(l)

(3)2CrO42-(aq)+3CN-(aq)+5H2O(l)= 2Cr(OH)3(s)+3CNO-(aq)+4OH-(aq)

--2-(5)3Ag2S(s)+2Cr(OH)3+7OH(aq)= 6Ag+3HS(AQ)+2CrO4(aq)+5H2O(l)

(6)2CrI3(s)+27Cl2(g)+64OH-(aq)= 2CrO42-(aq)+32H2O(l)+6IO4-(aq)+54Cl-(aq)

(7)以離子-電子半反應(yīng)來配平：

氧化劑的半反應(yīng)為：

Ce4+(aq)+3OH-+e-→ Ce(OH)3(s)

還原劑的半反應(yīng)為：

Fe(CN)64-(aq)+75OH-(aq)-61e-→ Fe(OH)3(s)+6CO32-(aq)+6NO3-(aq)+36H2O(l)在配平還原劑的半反應(yīng)中一個還原劑離子Fe(CN)64-比轉(zhuǎn)化為一個Fe(OH)3(s)，6個CO32-，6個NO3-。

2---O，H的配平：6個CO3，6個NO3中共36個O，應(yīng)有72個OH提供它們所需要的36個O，并轉(zhuǎn)化為36個H2O。

--一個需3個OH，則該半反應(yīng)方程的左邊共75個OH，方程式右邊18個負(fù)電荷，左邊79個負(fù)電荷，應(yīng)再減

去61e-，電荷才能平衡。

兩半反應(yīng)得時電子的最小公倍數(shù)為61。最后得到：

4-4+-Fe(CN)6(aq)+61Ce(aq)+258OH →

Fe(OH)3(s)+61Ce(OH)3(s)+6CO32-(aq)+6NO3-(aq)+36H2O(l)

由此不難看出離子-電子半反應(yīng)發(fā)將一個復(fù)雜的配平問題簡化了。同樣，應(yīng)注意配平堿性溶液中氧化還

原反應(yīng)方程式時，反應(yīng)物和產(chǎn)物中都不能出現(xiàn)H+。采用離子-電子發(fā)配平時，半反應(yīng)中也不應(yīng)出現(xiàn)H+。

(7-5)

(1)電池反應(yīng)為：Zn(s)+Fe2+(aq)→ Zn2+(aq)+Fe(s)

由于該反應(yīng)不再標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，可以應(yīng)用電池反應(yīng)的Nernst方程式計算原電池的電動勢。

θθ2+θ2+EMF =E(Fe/Fe)-E(Zn/Zn)

=-0.4089-(-0.7621)=0.3532V

EMF =EMFθ-(0.0592/2)lg{[c(Zn2+)/cθ]/[c(Fe2+)/cθ]}

=0.3532-(0.0592/2)lg[0.010/0.0010]=0.3236V

應(yīng)用電極反應(yīng)的Nernst方程可以分別計算正極和負(fù)極電極電動時，再計算原電池的電動勢。

(2)電池反應(yīng)為：2Fe2+(aq)+Cl2(g)→ 2Fe3+(aq)+2Cl-(aq)

-正極反應(yīng)為：Cl2(g)+2e → 2Cl(aq)

E(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)+(0.0592/2)lg{[p(Cl2)/pθ]/[c(Cl-)/cθ]2}

2=1.360+(0.0592/2)lg(1.0/2.0)=1.342V

負(fù)極反應(yīng)為：Fe3+(aq)+e-→ Fe2+(aq)

E(Fe3+/Fe2+)=Eθ(Fe3+/Fe2+)+0.0592lg{[c(Fe3+)/cθ]/[c(Fe2+)/cθ]}

=0.769+0.0592lg[0.10/0.010]=0.828

EMF=E(Cl2/Cl-)-E(Fe3+/Fe2+)

=1.342-0.828=0.514V

(4)此電池是一個濃度差電池，其電池反應(yīng)可表示為：

+-1+-1Ag(s)+Ag(0.10mol·L)→ Ag(0.10mol·L)+Ag(s)

EMFθ =Eθ(Ag+/Ag)-Eθ(Ag+/Ag)=0

θAg+θAg+θEMF =EMF-(0.0592/1)lg{[c2()/c]/[c1()/c]}

=0-0.0592lg[0.010/0.10]=0.0592V

(7-6)

(1)電池反應(yīng)的反向是正極的氧化型與負(fù)極的還原型反應(yīng)，生成正極的還原型 和負(fù)極的氧化型。

Co(s)+Cl2(g)→ Co2+(g)+2Cl-(aq)

(2)由附表六查得，則Eθ(Cl2/Cl-)=1.360V,則

EMFθ =Eθ(Cl2/Cl-)-Eθ(Co2+/Co)

θ2+θ-θE(Co/Co)=E(Cl2/Cl)-EMF

=1.360-1.642=-0.282

-(3)p(Cl2)增大時，E(Cl2/Cl)將增大，EMF將增大。從正極反應(yīng)的Nernst方程

式或電池反應(yīng)的Nernst方程式都可以得到這一結(jié)果。

(4)當(dāng)c(Co2+)=0.010mol·L-1時，θ2+θ2+2+θE(Co/Co)=E(Co/Co)-(0.0592/2)lg{1/[c(Co)/c]}

=-0.282-(0.0592/2)lg[1/0.010]=-0.341V

-2+EMF=E(Cl2/Cl)-E(Co/Co)

=1.360-(-0.341)=1.701V

(7-10)

(1)查得Eθ(In3+/In+)=-0.445V，Eθ(In+/In)=-0.125V。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢大的電對氧化型和標(biāo)準(zhǔn)電勢小的電對還原型都是In+，所以它能發(fā)生歧化反應(yīng)，生成In3+和In。

+3+3In(aq)→ In(aq)+2In(s)

EMFθ =Eθ(In+/In)-Eθ(In3+/In+)

=-0.125-(-0.445)=0.320V

lgKθ= zEMFθ/0.0592=2×0.320/0.0592=10.811

Kθ=6.47×1010

(2)查得Eθ(Tl3+/Tl+)=1.280V，Eθ(Tl+/Tl)=-0.336V。

θ可以畫出鉈的元素電勢圖EA/V：

Tl3+→1.280→Tl+→-0.336→Tl

因為Eθ（右）

能發(fā)生歧化反應(yīng)：

+3+3Tl → Tl+2Tl

EMFθ =Eθ(Tl+/Tl)-Eθ(Tl3+/Tl+)

=-0.336-1.280=-1.616V

lgKθ= zEMFθ/0.0592=2×(-1.616)/0.0592=-54.595

Kθ=2.54×10-55

(3)查得堿性溶液中溴元素有關(guān)電對的標(biāo)準(zhǔn)電極勢，畫出其元素電勢圖EBθ/V：

θ-θ-因為E(Br2/Br)>E(BrO/Br2)，所以Br2(l)在堿中能歧化：

Br2(l)+ 2OH-(aq)→ BrO-(aq)+Br-(aq)+H2O(l)

-BrO能否進(jìn)一步歧化呢？由溴元素的電勢圖中已知的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢可以求出Eθ(BrO-/Br-)

和Eθ(BrO3-/BrO-)。

Eθ(BrO-/Br-)=1/2[Eθ(BrO-/Br2)+Eθ(Br2/Br-)]

=1/2(0.4556+1.0774)=0.7665V

Eθ(BrO3-/BrO-)=1/4[6Eθ(BrO3-/Br-)-2Eθ(BrO-/Br-)]

=1/4(6×0.6126-2×0.7665)=0.5356V

θ--θ-----E(BrO/Br)>E(BrO3/BrO)，所以BrO能進(jìn)一步歧化為BrO3和Br： 3BrO-(aq)→BrO3-(aq)+2Br-(aq)

--由此可見，Br2(l)在堿性溶液中歧化的最穩(wěn)定產(chǎn)物是BrO3和Br。從溴的元素電

勢圖還

可以求出Eθ(BrO3-/Br2)。

Eθ(BrO3-/Br2)=1/5[4Eθ(BrO3-/BrO-)+Eθ(BrO-/Br2)]

=1/5×[4×0.5356+0.4556]=0.5196V

由Eθ(Br2/Br-)>Eθ(BrO3-/Br2)也可以判斷出Br2(l)的堿性溶液中能歧化為

--BrO3和Br。

3Br2(l)+6OH-(aq)→5Br-(aq)+BrO3-(aq)+3H2O(l)

θθ-θ-EMF =E(Br2/Br)-E(BrO3/Br2)

=1.0774-0.5196=0.5578V

lgKθ= zEMFθ/0.0592=5×0.5578/0.0592=47.111

Kθ=1.30×1047

那么，BrO3-或Br2能否歧化產(chǎn)生BrO4-呢？從相關(guān)手冊中查出

Eθ(BrO4-/BrO3-)=0.92V，進(jìn)而計算出Eθ(BrO4-/Br2)=0.634V，可推斷BrO3-可以歧化或Br2可以歧化為

--BrO4和Br。

但是，實際上在堿溶液中Br2(l)只能歧化為BrO3-和Br-。這是由于歧化為BrO4-的反應(yīng)速率很慢的緣故。

(7-11)

3+(1)根據(jù)電池反應(yīng)，HClO2是氧化劑，HClO2/HClO電對為正極；Cr是還原劑，電對Cr2O72-/Cr3+為負(fù)極。查得Eθ(HClO2/HClO)=1.673V，Eθ(Cr2O72-/Cr3+)=1.33V，則

θθθ2-3+EMF =E(HClO2/HClO)-E(Cr2O7/Cr)

=1.673-1.33=0.34V

+-1(2)當(dāng)PH=0.00時，c(H)=1.00mol·L

EMF=EMFθ-(0.0592/6)lg{{[c(HClO)/cθ]3[c(Cr2O72-)/cθ]

[c(H+)/cθ]8}/{[c(HClO2)/cθ]3[c(Cr3+)/cθ]2}} ==EMFθ-(0.0592/6)lgJ 0.150=0.34-(0.0592/6)lgJ

lgJ=6×(0.34-0.150)/0.0592=19.26 J=1.8×1019

J={0.203×0.80×1.008}/{0.153×[c(Cr3+)/cθ]}=1.8×1019

c(Cr3+)/cθ=3.2×10-10 c(Cr3+)=3.2×10-10mol·L-1

θθ(3)25℃時，lgK= zEMF/0.0592=6×0.34/0.0592=34.46

Kθ=2.9×1034

-13+-1θ(4)混合后，c(HClO2)=0.500mol·L，c(Cr)=0.25mol·L。由于K很大，設(shè)平衡時c(Cr3+)=xmol·L-1，則各物種的平衡濃度如下：

3HClO2+2Cr3++4H2O → 3HClO+Cr2O72-+8H+

平衡時c/cθ 0.500-3/2(0.25-x)x 3/2(0.25-x)1/2(0.25-x)1.0

Kθ={[c(HClO)/cθ]3[c(Cr2O72-)/cθ][c(H+)/cθ]8}/{[c(HClO2)/cθ]3[c(Cr3+)/cθ]2}

{[3/2(0.25-x)]3[1/2(0.25-x)]1.08}/{[0.500-3/2(0.25-x)]3x2}=2.9×1034解得x=1.1×10-17，即c(Cr3+)=1.1×10-17mol·L-1；

c(Cr2O72-)=0.125mol·L-1。

由于Cr2O72-濃度大，Cr3+濃度很小，所以溶液為橙色。

(7-12)

正極的電極反應(yīng)為：2H+(aq)+2e-→ H2(g)

E(1)(H+/H2)=Eθ(H+/H2)-(0.0592/2)lg{[p(H2)/pθ]/[c1(H+)/cθ]2}

= 0-(0.0592/2)lg[1.00/[c1(H+)/cθ]2]=-0.0592V

由于是恒定的，所以

EMF(1)-EMF(2)=-0.0592pH(1)-(-0.0592pH(2))

×0.412-0.427=-0.05924.008+0.0592pH(2)

pH(2)=3.75,c2(H+)=1.8×10-4mol·L-1

HA(aq)→ H+(aq)+A-(aq)

Kaθ(HA)=[c2(H+)/cθ][c(A-)/cθ]/[c(HA)/cθ]

=1.8×10-4×1.0/1.0 =1.8×10-4

此題是可以先求出E(1)(H+/H2)，再求出E(-)，然后求出E(2)(H+/H2)，最后求出c2(H+)及Kaθ(HA)。

(7-13)

(1)這是一個非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電池反應(yīng)。查得：

Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.1539V，Eθ(Hg2+/Hg)=0.8519

EMFθ =Eθ(Hg2+/Hg)-Eθ(Sn4+/Sn2+)

=0.8519V-0.1539V=0.6980V

θΔrGm=-zEMFθ=-2×96485×0.6980=-134.7kJ·mol-1

lgKθ= zEMFθ/0.0592=2×0.6980/0.0592=23.58 Kθ=3.8×1023

EMF=EMFθ-0.0592/2×lg[c2(Sn4+)/cθ]/[c(Sn2+)/cθ][c(Hg2+)/cθ]

×=0.6980-0.0592/2×lg(0.020/(0.100.010))=0.6595 V

ΔrGm=-zEMF=-2×96485×0.6595=-127.3kJ·mol-1

θ也可以應(yīng)用公式ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ計算反應(yīng)的ΔrGm。

(3)查出Eθ(Cl2/Cl-)=1.360，Eθ(Ag+/Ag)=0.7991V，Kspθ(AgCl)=1.8×10-10 反應(yīng)Cl2(g)+ 2Ag(s)→ 2AgCl(s)可由下列兩個電極反應(yīng)相減得到： Cl2(g)+2Ag+(aq)+2e-→ 2AgCl(s)

2Ag+(aq)+2e-→ 2Ag(s)

先求出Eθ(Cl2/AgCl)。將下列兩個電極反應(yīng)組成原電池：

Cl2(g)+2e-→ 2Cl-(aq)

+-Cl2(g)+2Ag(aq)+ 2e → 2AgCl(s)

自行推導(dǎo)得出：

θθ-E(Cl2/AgCl)=E(Cl2/Cl)+0.0592/2×lg{1/{[c(Ag+)/cθ][c(Cl-)/cθ]}} =Eθ(Cl2/Cl-)+0.0592×lg1/Kspθ(AgCl)=1.360+0.592lg1/(1.8×10-10)=1.937V

電對的Cl2/Cl-還原型Cl-生成沉淀AgCl，使電極電勢增大。即

Eθ(Cl2/AgCl)>Eθ(Cl2/Cl-)

EMFθ =Eθ(Cl2/AgCl)-Eθ(Cl2/Cl-)

=1.937-0.7991=1.138V

θθ×ΔrGm=-zEMF=-296485×1.138=-219.6kJ·mol-1

lgKθ= zEMFθ/0.0592=2×1.138/0.0592=38.446 Kθ=2.79×1038

θθΔrGm=ΔrGm+RTln1/[p(Cl2)/p]

=-219.6+8.314×298×ln{1/[10.0/100.0]}

=-213.9kJ·mol-1

此題中電池反應(yīng)也可由下列兩個電極反應(yīng)相減得到：

Cl2(g)+2e-→ 2Cl-(aq)

2Ag+(aq)+ 2e-→ 2Ag + 2Cl-

θθθθθ先求出（或查出）E(AgCl/Ag)，然后再計算EMF，ΔrGm，K和ΔrGm。

9(7-14)(1)各電池反應(yīng)分別為：

(a)Tl3+(aq)+2Tl(s)→ 3Tl+(aq)

(b)兩個半反應(yīng)為：

3×)Tl3+(aq)+ 2e-→ Tl+(aq)

-2×)Tl3+(aq)+ 3e-→ Tl(s)

----------------------------

3Tl3+(aq)-2Tl3+(aq)→ 3Tl+(aq)-2Tl(s)

或?qū)懽鳎?/p>

3Tl3+(aq)+2Tl(s)→ 2Tl3+(aq)+ 3Tl+(aq)

3++這就是電池反應(yīng)(b)，由此計算出來的轉(zhuǎn)移電子數(shù)(zb)為6，對應(yīng)的電對為Tl/Tl

與Tl3+/Tl。

但是，通常把方程式兩邊相同離子消掉，該電池反應(yīng)又可寫為：

Tl3+(aq)+2Tl(s)→ 3Tl+(aq)

3++3+該電池反應(yīng)所對應(yīng)的電對是Tl/Tl與Tl/Tl，相應(yīng)的轉(zhuǎn)移電子數(shù)(zb,1)為2。

(c)同理，Tl3+(aq)+ 3e-→ Tl(s)

-3×)Tl+(aq)+e-→ Tl(s)

Tl3+(aq)+3Tl(s)→ Tl(s)+3Tl+(aq)

反應(yīng)式對應(yīng)的電對為和，轉(zhuǎn)移電子數(shù)

第四篇：催化氧化脫硫醇工藝注意事項

催化氧化脫硫醇工藝注意事項

1.工藝簡述

催化氧化脫硫醇（脫臭）是將液化石油氣、催化汽油或航空煤油用磺化酞菁鈷（或聚酞菁鈷）堿液為催化劑，用抽提和氧化方法將其中的硫醇轉(zhuǎn)化為無臭味、腐蝕性小的二硫化物的工藝過程。能提高石油產(chǎn)品的抗氧化性，改善使用性能和減少燃燒尾氣對大氣環(huán)境的污染。

催化氧化脫硫醇是一種精制石油產(chǎn)品的工藝，根據(jù)精制對象和產(chǎn)品質(zhì)量要求不同，分一步法和二步法兩種工藝流程。

液態(tài)烴脫硫醇采用抽提一步流程，經(jīng)催化劑堿液抽提水洗后就送出裝置。溶于堿液中的硫醇以硫醇鈉狀態(tài)存在，并進(jìn)一步與空氣氧化生成二硫化物，在分離器中與堿液分離。

汽油脫硫醇采用抽提和氧化二步流程。經(jīng)催化劑堿液抽提后的汽油進(jìn)入氧化塔，把殘余硫醇氧化成二硫化物，去除其惡臭味。

2.危險部位

2.1催化劑堿液配制罐

氫氧化鈉是腐蝕性很強的堿，在配制催化劑堿液時最容易發(fā)生堿灼傷事故。堿液管線，盛堿容器也容易腐蝕泄漏。配制時若堿罐盛裝液面太高，攪拌堿液壓縮風(fēng)開得過快過猛，會把堿液溢出、沾上身體，造成人體灼傷事故。

2.2二硫化物分離器

含硫醇鈉堿液經(jīng)與空氣氧化后生成二硫化物，至分離器進(jìn)行分離。分離器設(shè)計有分離柱，篩網(wǎng)破沫結(jié)構(gòu)。分離柱液面控制不好，堿液和二硫化物會竄入尾氣系統(tǒng)，放空管線竄堿，造成操作壓力波動。分離器堿液界面過高，可能使堿液竄入二硫化物管線，不僅影響二硫化物焚燒處理，還造成催化劑堿液損失。

2.3氧化塔

催化汽油經(jīng)抽提脫硫醇后和催化劑堿液、壓縮空氣一起進(jìn)入氧化塔進(jìn)行氧化脫臭。進(jìn)塔的各物料量比例控制不當(dāng)，特別是壓縮空氣壓力波動會使汽油和堿液竄入壓縮空氣管道，造成操作波動，甚至引起爆炸事故。

3.注意事項

3.1催化劑堿液配制

在配制催化劑堿液時要穿戴好防堿護(hù)品，謹(jǐn)慎操作，嚴(yán)防堿液沾上人體。注意堿液罐及工藝管線泄漏。配制罐的堿液面不能太高，要緩慢通入壓縮空氣攪拌。罐的附近要設(shè)置沖洗水龍頭。若沾上堿液時應(yīng)迅速沖洗。

3.2二硫化物分離器

避免分離器的分離柱、破沫網(wǎng)、格柵等內(nèi)部結(jié)構(gòu)件腐蝕損壞，以保持其良好的破乳分離效果。罐體上的液面計，液面控制系統(tǒng)要靈活好用，分離器的界（液）面操作要控制在一定范圍，以防止堿、二硫化物竄入尾氣放空系統(tǒng)，以及把堿液竄入二硫化物管道。

3.3氧化塔

嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和工藝卡片，控制好油、堿比例和通風(fēng)量，根據(jù)精制效果精心調(diào)節(jié)量比。要保持壓縮空氣的一定壓力，謹(jǐn)防風(fēng)壓過低導(dǎo)致油、堿竄入壓縮空氣管道。停工時要先停進(jìn)料，停堿后再停壓縮空氣。要控制好氧化塔底堿液界面。為防止設(shè)備超壓，塔頂安全閥應(yīng)定期檢查、校驗。

第五篇：環(huán)境工程電化學(xué)論文-有機物電化學(xué)氧化中電極的研究進(jìn)展

有機物電化學(xué)氧化中電極的研究進(jìn)展

摘要：電化學(xué)氧化技術(shù)是高級氧化技術(shù)中一種高度靈活、應(yīng)用廣泛的技術(shù)，在高毒性、難生物降解的有機物處理方面得到了國內(nèi)外研究者的高度重視。在影響電化學(xué)氧化效果的多方面因素中，電極是一個重要的因素，電極的影響主要體現(xiàn)在電極材料和電極結(jié)構(gòu)兩方面的影響。在電化學(xué)氧化廢水中有機物機理的簡要闡述基礎(chǔ)上，介紹了目前常用的電極材料類型：貴金屬、金屬氧化物、碳素材料等的特點以及電極結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀。最后探討了為讓電化學(xué)氧化技術(shù)得到更廣泛的工業(yè)應(yīng)用，電極材料和電極結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：電化學(xué)氧化

電極材料 電極結(jié)構(gòu)

Advances in the study of electrodes in electrochemical oxidation

of organic pollutants Abstract: Electrochemical oxidation technology is a highly maneuverable and wildly used technolgy among all the advanced oxidation processes and it is highly emphasized by domestic and international researchers for its application in the treatment of toxic and refractory organic pollutants.The electrode is one of the important factors affecting the efficiency of electrochemical oxidation.Both the materials and the structures of the electrodes will influence.The research of the characters of the common electrode materials such nobel metal, metallic oxide,carbon and graphite, as well as the structures of the electrodes are introduced on the basic of the mechanism of electrochemical oxidation in degradation of organic pollutants in wastewater.In the end, developing directions of materials and structures of eletrodes used in electrochemical oxidation are discussed for a wider application of this technology in industrial wastewater treatment.Keywords: electrochemical oxidation, electrode material, electrode structure

0 前言

生物處理法是污水中有機物去除的傳統(tǒng)主流方法，該法不但處理效果好, 而且費用低。然而許多有機化合物的生物可降解性很差或不能被生物降解, 有些人工合成的有機物(如含有苯環(huán)和多環(huán)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有機物、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子有機物等)還會對微生物產(chǎn)生毒害作用, 所以對含有這些有機物的污水直接利用生物處理顯然是不合適的。因此, 開始有研究者研究用物化法（過濾、絮凝、吸附）、化學(xué)氧化法（氯氣氧化、臭氧氧化、雙氧水氧化、濕式氧化）、高級氧化技術(shù)（芬頓反應(yīng)、臭氧聯(lián)合UV反應(yīng)、光催化反應(yīng)、電化學(xué)技術(shù)）等處理這類的廢水[1]。其中，電化學(xué)氧化技術(shù)因為使用電子作為唯一的“試劑”,不需要或很少需要外加化學(xué)試劑，從而避免了由外加藥劑而引起的二次污染問題；并且還擁有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)設(shè)備簡單，可控性較強，適應(yīng)面廣等優(yōu)點，從而得到了國內(nèi)外研究者的重視[2]。

目前，國內(nèi)外關(guān)于應(yīng)用電化學(xué)氧化技術(shù)處理有機物的應(yīng)用情況、降解機理、影響因素的研究很多。楊衛(wèi)身[3]等研究了用復(fù)極性固定床電極處理偶氮類染料活性藍(lán)和絡(luò)合染料活性艷綠廢水, COD去除效率可達(dá)50%以上，脫色率可達(dá)98%以上；對蒽醌染料廢水的處理, COD去除效率可達(dá)90%以上,脫色率近100%。Lidia Szpyrkowicz[4]等用Ti/Pt和Ti/Pt/Ir電極處理制革廢水,電化學(xué)過程不僅能去除有機物,而且能去除NH3-N并且在Cl-存在的間接氧化過程更明顯,NH3-N的去除率幾乎為100%。Apostolos G V lyssides等[5]用圓柱固定床電極對制革廠生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理,也得到了較好的效果, COD去除效率達(dá)52%,苯類化合物的去除率達(dá)95.6%,NH3-N的去除率達(dá)64.5%,硫化物的去除率達(dá)100%,同時,廢水的可生化性大大增強。Li-Choung Chiang等[6]用PbO2/Ti作陽極,鐵板作陰極研究了木質(zhì)素、丹寧酸、氯四環(huán)素和乙二氨四乙酸(EDTA)混合廢水的電解預(yù)處理,凝膠色譜分析表明:電化學(xué)過程可以有效地破壞這些大分子,并且可降解其毒性, 處理后的廢水可生化降解性提高。眾多的研究表明電化學(xué)氧化技術(shù)不僅僅可以用于處理模型污染物配成的模擬廢水，也可以用于處理含有多種有機物的實際廢水；不僅僅可以用于作為一項單獨的處理技術(shù)，也可以作為生物處理的前處理技術(shù)，從而降低生物處理負(fù)荷。電化學(xué)氧化機理 電化學(xué)氧化降解有機物的機理會隨著電極材料、電解液、電解控制參數(shù)等的變化而有所不同, 因此電化學(xué)氧化降解有機物的機理是一個十分復(fù)雜的問題。在現(xiàn)在的研究中，根據(jù)產(chǎn)生氧化有機物的強氧化性物質(zhì)的途徑和種類,電化學(xué)催化氧化可分為直接氧化與間接氧化。

1.1 直接電化學(xué)氧化

直接的電化學(xué)氧化是指有機污染物在電極表面電子的直接傳遞作用下被氧化，電極表面只有電子參與了反應(yīng)，這也被稱為直接電解；或者是有機污染物與電極表面上產(chǎn)生的強氧化劑作用而被氧化，這是通常說的直接電化學(xué)氧化。1.1.1 直接電解

有機物通過直接與電極表面的電子發(fā)生反應(yīng)而進(jìn)行礦化轉(zhuǎn)變。以苯酚為例，典型的礦化反應(yīng)如下：

C6H5OH+11H2O???6CO2+28H++28e-（1）

反應(yīng)過程中釋放的H+通過在陰極生成H2而釋放出來。

在低于氧氣的析出電位時，直接電解在理論上是可行的，但是反應(yīng)速率通常都很小，而且因為陽極表面會形成聚合物層造成陽極中毒從而使得陽極的催化活性降低，反應(yīng)速率也降低[1]，所以利用直接電解降解有機物的并不多。1.1.2 直接電化學(xué)氧化

電化學(xué)直接氧化有機物是伴隨著活性氧在電極表面析出而進(jìn)行的。以金屬氧化物電極為例，Comninellis等[

7、8]提出了伴隨活性氧析出時有機物氧化的模型。第一步是水電解生成OH·，金屬氧化物吸附OH·：

MO+HO???MO(.OH)+H++e-

（2）

x2x下面的反應(yīng)根據(jù)電極材料性質(zhì)的不同而不同。在“活性”電極表面，被吸附的OH·與金屬氧化物結(jié)合成金屬過氧化物：

MOX(.OH)???MOX+1+H++e-

（3）

電極表面的氧化還原對MOX+1/MOX就可以作為有機物選擇性氧化或轉(zhuǎn)化的中間物。在無法形成金屬過氧化物的“非活性”電極表面，被吸附的OH·就會無選擇性地氧化有機物，導(dǎo)致有機物的完全礦化：

MOX(.OH)+R???MOX+CO2+H2O+H++e-（4）

通常，氧氣析出電位比較低的電極（較好氧氣析出催化活性的電極）比如碳素材料、IrO2、RuO2、鉑等屬于“活性”電極，有機物在這類電極表面會選擇性地氧化；氧氣析出電位高的電極比如SnO2、PbO2、BDD等屬于“非活性”電極，它們能夠無選擇性地礦化有機物。

1.2 間接電化學(xué)氧化 間接氧化避免了有機物和電極表面之間電子的直接交換，在間接電化學(xué)氧化過程中，利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強氧化劑傳質(zhì)到本體溶液中,與污染物發(fā)生反應(yīng)從而氧化有機物。金屬氧化還原對如Ag(Ⅱ),Ce(Ⅳ),Co(Ⅲ),Fe(Ⅲ)以及Mo(Ⅲ)通?？梢宰鳛檠趸闹虚g物。此外，根據(jù)電解質(zhì)成分的不同，電化學(xué)反應(yīng)生成的氧化劑常見的還有Cl2,O3,以及過硫酸鹽、過磷酸鹽和過碳酸鹽等等。間接氧化過程中對電極的選擇性不強，常見的電極材料均可。

其實，直接、間接電化學(xué)過程的分類并不是絕對的，實際上一個完整的有機物電化學(xué)降解過程往往包含電極上的直接電化學(xué)氧化和間接電化學(xué)氧化兩個過程，即使針對同一個電極，反應(yīng)體系、操作條件的變化，也可以使得電極上所發(fā)生的氧化反應(yīng)的類型發(fā)生變化。電極材料

影響電化學(xué)氧化效果的因素有反應(yīng)條件，如pH、溫度、電流密度、電解質(zhì)種類及濃度[9-12]等；以及被氧化的有機物本身的結(jié)果如取代基的種類、數(shù)目等[13-14]，不過在眾多影響因素中，因為電化學(xué)反應(yīng)是在電極與電解質(zhì)間的界面上發(fā)生的，所以電極是最重要的影響因素。電極的影響包括電極材料的影響和電極結(jié)構(gòu)的影響兩個方面，即使在相同的電解質(zhì)、相同的參數(shù)控制條件下, 電極材料不同, 電化學(xué)反應(yīng)的形式可能差別很大。目前, 電化學(xué)工程中應(yīng)用的電極材料主要有純金屬(如Pt等貴金屬)、碳和石墨及金屬氧化物(PbO2、MnO2、SnO2、DSA 等)。

2.1 貴金屬電極

以鉑、鈀為代表的貴金屬電極因為導(dǎo)電性強以及在高電位下的化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)勢使得它們成為電化學(xué)氧化過程中的常見電極材料,貴金屬電極克服了早期的金屬陽極材料溶出導(dǎo)致陽極損耗且向溶液引入新的雜質(zhì)的問題，但是鉑電極上氧析出電位不高，只有1.6V，因此電催化活性不是很高，有機物污染物只能被選擇性轉(zhuǎn)化，礦化電流效率不高，處理廢水所需時間太長,效率太低,且電極易污染而失活。例如苯酚在鉑電極上氧化時，生成馬來酸、反丁烯二酸等中間產(chǎn)物后就不能進(jìn)一步被礦化，溶液的TOC也沒法得到很好地去除[

7、9]。

2.2 碳素電極

石墨、碳等碳素電極材料因為價廉、表面積大、導(dǎo)電性強、可以發(fā)揮吸附和電化學(xué)降解兩種功能而得到了廣泛的應(yīng)用，主要是用于三維電極的電化學(xué)氧化反應(yīng)器中。常見的碳素電極的形式有碳纖維、碳顆粒、碳?xì)?、玻璃碳、石墨顆粒、石墨環(huán)等，不過傳統(tǒng)碳素電極體積和表面結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變的缺陷減短了它的使用壽命，使得碳素電極的使用受到一定程度的限制。

目前研究較多的一種碳素電極是活性炭纖維（簡稱ACF），ACF的原材料是黏膠纖維、酚醛樹脂纖維、聚丙烯腈纖維或瀝青纖維等。有學(xué)者[15]對ACF的吸附性能作了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)ACF作為吸附劑去除有機物時，初始效率較高，但當(dāng)達(dá)到吸附飽和時，因在ACF上形成了一層有機物膜,使去除率急劇下降。但當(dāng)ACF作為陽極時，電化學(xué)催化氧化可以把有機物膜除去，使去除率有明顯提高。鄭春燕等[16]以ACF為陽極,不銹鋼板為陰極降解含酚廢水，結(jié)果表明該方法對苯酚和COD去除率均能達(dá)到95%以上。ACF結(jié)構(gòu)不同，對有機物的去除率也不相同；Yi等[17]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)比表面積高、含中孔比率大的ACF作為陽極時去除率高。由于ACF還具有不溶性，因此ACF電極能夠?qū)?dǎo)電、吸附、催化及穩(wěn)定性有效結(jié)合起來，實現(xiàn)高效凈化。為了進(jìn)一步提高ACF的催化能力，可在ACF上負(fù)載過渡金屬。Gaur等[18]的研究表明，ACF上負(fù)載過渡金屬的種類不同，ACF催化性能也不同，并且負(fù)載的金屬量與ACF催化性能有很大關(guān)系。

2.3 金屬氧化物電極

金屬氧化物電極大多是由金屬基體和金屬氧化物膜組成?；w可以是鈦、鉭、鈮、鋯等金屬，金屬氧化物膜多為過渡金屬(釕、鉑、錳、銥等)及錫、鉛的氧化物。大量的研究表明,作為電催化劑基體的電極有兩個基本要求：良好的導(dǎo)電性及穩(wěn)定耐蝕。良好的導(dǎo)電性可以降低槽電壓, 節(jié)約電催化過程的能耗。穩(wěn)定耐蝕保證了電極的使用壽命, 若電極的使用壽命過短, 即使有再高的電催化活性, 在實際中也難以得到應(yīng)用。2.3.1 DSA電極

DSA電極即“形穩(wěn)陽極”，因具有陰極-陽極近距離不因時間的延續(xù)而發(fā)生改變,顯示電極的損耗很小而能保持尺寸穩(wěn)定而得名[19]。一般的DSA電極都是以金屬鈦為基材，二氧化銥或二氧化釕為涂層制成。它具有良好的催化活性，良好的穩(wěn)定性（不易溶出），并且這類電極可以通過改進(jìn)材料及表面涂層結(jié)構(gòu)而具有較高的析氧過電位,同時能夠隨著氧化物膜的組成和制備工藝條件不同而獲得優(yōu)異的穩(wěn)定性和催化活性。

DSA電極常用的氧化膜涂層是IrO2[20]、RuO2[21],它們的氧析出電位較低，所以有機物主要在電極表面發(fā)生電化學(xué)轉(zhuǎn)化。有研究[22]表明這些電極在降解苯酚過程中溶液由無色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘迭S色或棕褐色,直至苯酚完全去除,溶液顏色也不褪去。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是這些電極在降解過程中生成的小分子有機物容易聚合形成難以降解的具有顏色的有機聚合物；有機聚合物粘附在電極表面,使降解難以進(jìn)行完全。

為了延長鈦基電極壽命和提高導(dǎo)電性能，鈦基電極增加了錫、銻、錳和鈦等氧化物中間層；為了提高電極催化性能，電極表層采用沉積或刷涂工藝制作錫、錳、鉛和鉻氧化物表層。2.3.2 二氧化鉛電極

PbO2電極的制作成本低且制作過程簡便；此外，二氧化鉛表面的氧析出電位高，催化活性高；Martinez Huitle等[20]研究了不同金屬氧化物膜電極，結(jié)果表明PbO2電極具有良好的電催化活性。但是PbO2電極會從溶液中溶出，使電極的穩(wěn)定性變差[23],并造成二次污染,從而限制了PbO2電極的推廣使用。增強PbO2的穩(wěn)定性可通過在電沉積溶液中加入一些離子得以改善，Velichenko等[24]指出摻雜Fe的PbO2電極的理化性質(zhì)與普通PbO2電極相比有很大不同；Andrade等[25]研究了四種電極(PbO2電極、摻雜F-的PbO2電極、摻雜Co的PbO2電極和同時摻雜F-、Co的PbO2電極)的電催化性能和穩(wěn)定性，結(jié)果表明,在含Co量比較低時,同時摻雜F-、Co的PbO2電極的穩(wěn)定性較高。2.3.3 二氧化錫電極

SnO2電極有高的析氧電位,但其導(dǎo)電性較差，是一種半導(dǎo)體材料[26]，在該電極中摻雜Sb元素可以明顯提高其導(dǎo)電性能與催化活性.吳星五等[27] Ti/SnO2+Sb2O3等五種電極對苯酚廢水進(jìn)行了降解研究，結(jié)果表明Ti/SnO2 + Sb2O3電極有良好的降解效果；Ti/SnO2+Sb2O3電極具有良好的電催化活性主要因為Sb可使SnO2晶格膨脹產(chǎn)生缺陷，并使SnO2的能級發(fā)生分裂產(chǎn)生新的缺陷能級，位于表面的缺陷部位比較活潑，表面能大,處于不穩(wěn)定狀態(tài),是吸附和催化的活性中心,從而提高了電極的催化活性[28]。

2.4 BDD電極

摻硼的人造金剛石電極簡稱BDD電極，為了增強導(dǎo)電性，在金剛石中摻雜硼原子，摻雜的比例是B/C:1000-10000ppm。高品質(zhì)的BDD電極具有電勢范圍大（-1.25V——+2.3V），不易腐蝕，比較穩(wěn)定等優(yōu)勢，且BDD電極表面吸附能力差，使得鈍化膜不易附著導(dǎo)致電極“中毒”。但是BDD電極也存在成本高以及難找到合適的基體材料等缺陷。電極結(jié)構(gòu)

3.1 三維電極 電極的結(jié)構(gòu)對電催化的效果也會產(chǎn)生重要的影響。目前工程中使用最普遍的是二維電極, 包括板式或管式電極兩種。但在研究中越來越多的研究者注重對三維電極的開發(fā)研制。三維電極是在在傳統(tǒng)二維電極間裝填粒狀或碎屑狀工作電極材料,使工作電極材料表面帶電,從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[29]。三維電極可以增大反應(yīng)器的比電極面積, 在一定電流密度下, 反應(yīng)器可通過更大的電流, 具有更高的生產(chǎn)強度，克服了二維電極單位槽體積降解有機物處理量小的缺陷;減少了粒子間的距離,提高了電流效率[30]。常見的三維電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計有粉末多孔電極、固定床填充電極、流化床填充電極、移動床電極。

王建秋[31]采用三維電極法處理氯苯廢水并研究了外加槽電流、停留時間、氯苯初始質(zhì)量濃度、廢水初始pH等對氯苯去除率的影響；在外加槽電流為2.0 A、氯苯初始質(zhì)量濃度為1～200 mg /L、停留時間為40～60 min、廢水初始pH為7的條件下,氯苯去除率達(dá)83%以上。熊蓉春[32]以羅丹明B為代表的染料廢水為處理對象,比較研究了二維電極法和三維電極法的處理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)采用三維電極法時, 能在較短時間內(nèi)達(dá)到優(yōu)異的水處理效果。

3.2 氣體擴散電極

氣體擴散電極是一種特制的多孔膜電極，大量氣體可以到達(dá)電極內(nèi)部，且與電極外面的電解質(zhì)相連通，組成了一種三相（固、液、氣）膜電極。它既有足夠的“氣孔”，使反應(yīng)氣體容易傳遞到電極上，又有大量覆蓋在催化劑表面的薄液層。目前用于做氣體擴散電極的材料多為碳素材料，它們對還原水中溶解氧得電子生成H2O2有較高的催化活性。

應(yīng)用碳素基材做氣體擴散電極時通過不斷地向水中供氧,使水中的溶解氧不斷地在陰極上還原生成H2O2，再與水中的Fe2+發(fā)生芬頓反應(yīng),生成羥基自由基OH·。HuiW等[

33、34]將Pd負(fù)載到活性碳的表面上,制備出了Pd/C氣體擴散電極,用于電化學(xué)降解4-氯酚和2、4-二氯酚,結(jié)果表明,Pd/C氣體擴散電極的處理效果好于C/PTFE氣體擴散電極?？偨Y(jié)

影響有機物電化學(xué)氧化效果和速率的主要有兩個方面，一是有機物發(fā)生氧化反應(yīng)本身的速率和性質(zhì)，這個主要是跟電極材料有關(guān)；另一方面是有機物從從溶液主體遷移至陽極表面?zhèn)髻|(zhì)影響，這個主要是跟電極結(jié)構(gòu)有關(guān)。為了提高這兩個方面的速率，使得電化學(xué)氧化技術(shù)得到更廣泛的工業(yè)應(yīng)用，電極材料應(yīng)該選擇催化能力強、穩(wěn)定性高又廉價的材料；電極結(jié)構(gòu)應(yīng)該朝傳質(zhì)阻力小、表面吸附能力弱的方向發(fā)展。

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