含硝基苯酚废水的研究.pdf

第44卷第4期
复且学报(自然科学版)
2005年8月
Journal of Fudan University (Natural Science
ug.2005
文章编号:0427-7104(2005)04-0614-05
li/Sno2-Sb2O5电极催化电解
含硝基苯酚废水的研究
姚红军,郑志坚,何阿弟
(复旦大学环境科学写工程系,上海20043)
摘要:用Ti/SnO-Sb2O电极研究」含2-,3,4-硝基苯酚、2,4-硝基苯酚及2,4,ヶ三硝基苯酚模拟废水的电
催化降解.研究了初始浓度、离」子对降解效率的影啊初步分析了电解中产物.结果表明用T/SnO2-Sb0
电极催化电解处理个硝基苯盼的有机废水是种有效的方法
关键词:硝基苯酚:催化降解;SnO2电极
中图分类号:0661.1
文献标识码:A
催化电解作为高数氧化技术的一种,可将复杂的有机物降解为二氧化碳、水和简单有机物,将生物难
降解的有机物变为微生物易分解的有机物,因此也可以结合生物法,使污染物最终得以处埋.电化学方法
由」具有容易控制、处理费用低廉等优点,近些年来己引起众多环保工作者的研究兴趣.据有关文献报道,
含氰化物、苯酚、2。氯酚4、苯、氯苯以及各种印染废水7已经可以用电化学氧化法处理,应用的电
柲有Ti/SnO23s,Ti/RuO2%,Ti/Pt's,Ti/SnO2-Sb2O5"及PbO2"等种类. T1/Sno2-sb2 O电故是
DSA类电枚的一种它具有良好的电催化性能,耐腐蚀,使用寿命长,并有较高的析氧过电位等优点
木文中用Ti/ Sno. -Sb20电极降解各种硝基米酚模拟废水.研究了硝基米酚浓度、溶液巾I离子浓
度对降解效率的影响初步分析了电解产物的生成情況探索了可能的降解途径.
1实验方法及材料
1实验材料及仪器
HPLC( Waters公司).881型恒温磁力搅拌器.PHS3X型精密pH计.乙氰、甲醇、磷酸(HPLC分析专
用),所用约品均为分析纯
1.2实验方法
川蒸馏水配制模拟废水,用电沉积法制备的 Ti Sno2-Sb2Os电做阳枚,川钬板做阴籹,温度为2
C.取120mL硝基苯酚溶液,用Na2SO4调节溶液的电解质浓度,调节浴液pH=2,在恒流0.24A,约20
mA/cm2(电极板面积)的条件下边搅并边电解,用HPLC测定溶液中硝基米酚的浓度.每次电解完毕,将
电极板放在0.5mol/L的硫酸溶液中20mAcm2恒流活化20min.
1.3分析条件
HPLC的分析条件:测试邻、对、间硝基琴酚及2,4-二硝基酚的流动相组成:乙氰:磷酸水溶液
(pH=2)=40る0(体积比),流动相流速1 mlmin',进样量为10L,柱型为ODS3柱,柱温控制在40
C.测2,4,硝基苯酚所用的分析条件:醇:冰=7030(体积比),柱温控制在.55℃C,其余的同前
溶汶中COD的测量用标准重铬酸岬法.测XRD用 Rigaku D/Max-IIA型X射线衍射仪,CuK。靶
40kV×60mA,扫描速率6/min.
收稿日期:2005-01-11
作者简介:姚红车(1977),男、嶼士研究生,通讯联系人郑志嗓副教授;倾士生导帅. E-maill: sizhong (@fudan.
cdu. cn
第4期
姚红午等:Ti/SnO2-SbOs电极催化电解含硝基苯酚废水的研究
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2结果与讨论
2.1 T Sno2-Sb20。电极的XRD表征
图1是电极的XRD图谱.图谱上26为26.4",33.7,51.6,61.8"处的4个衍射峰分别对应于Sn的
(110),(101),(211)及(310)晶面.Sn的存在形式以四而体晶型为主.没有发现明显的Sb的峰,可能写Sn
形成混晶体
t10
2030405060708090
0102030405060708090
28/(
/ min
图1Ti/SnO2-Sb2O3电极的XRD图谱
图24-硝基苯酚初始浓度对降解率的影响
Fig 1 XRD spectrum of Ti/Sno2-sb2 Os electrode
Fig. 2 Effect of initial concentration on
the degradation of 4-nitrophenol
100;500;▲1000;v2000mgL
2.2初始浓度对降解效率的影响
电解初始浓度为100,500,10002000mg/L的4-硝基酚系列溶液,如图2所示:4-硝基米酚的降解
效随彻始浓度的升高面降低.80min后,初始浓度分别別为100,2000mg/L的4硝基米酚的降解卒分别
达到94.4%,72.5%.
随着电解的进行,虽然初始浓度越高,降解率越低,但在消耗等量电量情况ド,较高的初始浓度对的
总的降解量大.如图3(见第616页)所示,在消耗了0.2Ah电量的情況下,初始浓度为100和!2000g/L
的條解量分别为10.3,15.9mg.电化学催化降解市要是利川在电柲表面产生.OH自由基2,OH自巾基
与有机物进行一系刘的山反应,最终牛成二氧化碳和水.降解反应主要发生在电/溶波外面上,电流恒
定时,电校表面OH'自由基的浓度是一定值,浓差扩散作用使具有较高浓度的4-硝基本酚的扩散速度较
决,倒达电柲表面的4硝基萃酚量就多,与自巾基发生反应的量也相应的增多,从而提高了自巾基的利用
率.内而硝基苯酚电极表面的扩散及其在固液膜上的传质速度成为反应的控制步骤.
3溶液中离子浓度对降解效率的影响
有的文章认为废水中含有的氯离子,在电解条件ド容易生成次氯酸,通过次氯酸的氧化作用进
步去除废水中的污染物.在相阿的电解条件下降解100mg/L的4-硝基本酚,结果如图4(见第616页)所
示,在电解初始阶段,渀液中加入C离子能们效地提高降解速率,但在反应进行到近60min片,降解效率
相近,达到90%.由此可得,废水中的离了能有效提高硝基本酚的降解速率.
2.4降解2,3-,4-硝基苯酚废水
硝基位置4-硝基苯酚的降解效率的影响较大.在同样的条件下,降解100mg/L的2-,3-,4-基苯酚
发水,结果如?5(见第616)所示,硝基在问位比在?位及邻位吋硝基米酚更难降解,而在对位和邻位
时降解效率则相差不大.电解10min后,邻、对、间硝基米酚的降解效卒分別达到47%,33%,10%.电解
60min后、2-、4硝基酚的降解效卒分別达到92%,91%,3-俏基苯酚则仅为80%.因为硝基在邻位和?
位时,硝基莱酚的化学特性相近,作问位时则差別较大,所以降解效率会有所不同“