不銹鋼基PbO2電極電催化氧化降解甲基橙性能的研究

丁徐紅，楊麗琴，朱成定

(武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430081)

摘要：本研究以自制的不銹鋼基PbO2電極對(duì)25mg·L-1的甲基橙溶液進(jìn)行電催化氧化降解。考察了電流密度、支持電解質(zhì)濃度、溶液pH值、溫度等因素對(duì)甲基橙脫色率的影響，確定了電催化氧化甲基橙的最佳反應(yīng)條件，即電流密度為50mA/cm2，支持電解質(zhì)Na2SO4的濃度為0.04mol·L-1，降解20min后，甲基橙脫色率可達(dá)到90%以上。本研究還對(duì)幾種不同印染廢水進(jìn)行了電催化氧化降解，結(jié)果表明，不銹鋼基PbO2電極對(duì)不同的印染廢水均有較好的脫色效果。

關(guān)鍵詞：不銹鋼基PbO2電極;電催化氧化;甲基橙

由于近年來(lái)化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，印染廢水濃度越來(lái)越高，給處理增加了難度。染料廢水處理特點(diǎn)，一是COD高，可生化性差;二是色度高，成分復(fù)雜;三是水質(zhì)水量不穩(wěn)定，排放具有間歇性。印染廢水的處理目標(biāo)一般是COD的去除與脫色，而脫色問(wèn)題難度更大[1-3]。電催化氧化技術(shù)是利用電化學(xué)反應(yīng)器中的電極反應(yīng)直接降解有機(jī)物，或是通過(guò)電極反應(yīng)產(chǎn)生·OH、O3等強(qiáng)氧化性中間物來(lái)降解有機(jī)物的一種方法。近年來(lái)，電催化技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外水處理研究的熱點(diǎn)課題，而電催化電極是這項(xiàng)技術(shù)的核心。性能良好的陽(yáng)極應(yīng)該具備較高的有機(jī)物催化降解活性、良好的電極穩(wěn)定性和抗實(shí)際廢水的腐蝕性能，同時(shí)成本盡可能低廉。傳統(tǒng)上使用的鈦基PbO2電極鍍層上不可避免有一些晶界縫隙，電解時(shí)產(chǎn)生的O2透過(guò)鍍層的晶界縫隙氧化基體，形成導(dǎo)電性差的TiO2，惡化了電極性能[4]。

本研究以不銹鋼基PbO2電極電催化氧化降解甲基橙溶液，系統(tǒng)地研究了電流密度、支持電解質(zhì)濃度、溶液pH值、溫度等因素對(duì)電催化氧化效果的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要試劑及儀器

甲基橙(A.R.);無(wú)水Na2SO(4A.R.天津市東麗區(qū)泰蘭德化學(xué)試劑廠)。

WYK-100V3A型直流穩(wěn)壓電源(江蘇愛(ài)克賽電器制造有限公司);WZFUV-2100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(龍尼柯(上海)儀器有限公司)。

1.2電催化氧化實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1不銹鋼基PbO2電極的制備將預(yù)處理后的不銹鋼板置于電沉積液中進(jìn)行電鍍，電鍍液配方為80g·L-1的Pb(NO3)2，24g·L-1的Cu(NO3)2，0.5g·L-1的NaF。先控制電流密度為100mA·cm-2，鍍α-PbO2作為中間層，電鍍時(shí)間為30min，再控制電流密度為50mA·cm-2，鍍β-PbO2作為活性層，時(shí)間為60min[5-7]。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

1.2.2電催化氧化降解甲基橙配制25mg·L-1甲基橙溶液作為模擬印染廢水，以制備好的不銹鋼基PbO2電極為陽(yáng)極，同等大小的不銹鋼板為陰極，對(duì)25mg·L-1甲基橙溶液進(jìn)行降解，確定甲基橙模擬廢水的最佳處理?xiàng)l件。

1.3甲基橙脫色效果分析

甲基橙的最大吸收波長(zhǎng)為461nm，本實(shí)驗(yàn)采用分光光度比色法測(cè)定電解過(guò)程中溶液的吸光度，計(jì)算其脫色率，脫色率等于處理前的吸光度與處理后的吸光度之差除以處理前的吸光度，即脫色率=(A0-A)/A0×100%。

2結(jié)果與分析