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高效电催化电极活性高、导电性好、耐腐蚀、寿命长处理含油废水

来源: 北京莱金源水处理技术有限公司

高效电催化电极活性高、导电性好、耐腐蚀、寿命长处理含油废水
      在电催化反应过程中,电极处于“心脏”地位,是实现电化学反应及提高电解效率的关键因素。因此,寻找和研制催化活性高、导电性好、耐腐蚀、寿命长的阳极材料以降低处理成本是研究的热点和重点。
  DSA电极(钛基金属氧化物涂层电极)是通过高温热分解或电沉积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,是一种新型不溶性电极。DSA电极可以通过改变氧化物涂层的组成及改进制备工艺而获得优异的稳定性和催化活性。相比于传统电极,DSA电极具有很多优势:阳极尺寸稳定,材料消耗率低;电能消耗少;工作寿命长;电催化活性高;污染小;基体机械加工性能好,可重复使用。
  经过几十年的发展,钛基金属氧化物涂层电极的性能越来越好,种类也不断增多,主要有钛基钌系涂层电极、钛基铱系涂层电极、钛基二氧化锰涂层电极、钛基二氧化锡电极和钛基二氧化铅涂层电极等,对于废水处理具有良好的应用前景。但还有许多工作要做,如:调整涂层表面结构,进而达到使有机物彻底氧化;降低成本;深入研究降解机理等。
  制备了Ti/Ru0.34Ti0.66O2电极用于处理含油废水,在电流密度为100mA/cm2时,50下电解70h获得最大的COD去除率(57%)。机理分析:油在电极上通过金属氧化物本身或电极表面产生的·OH直接氧化,或是被平行反应产生的具有氧化性的中间产物(如ClO-)间接氧化,悬浮油滴通过电气浮聚集在一起。
  20世纪90年代后期,合成掺硼金刚石(BDD)薄膜电极开始受到重视,被认为是废水中有机污染物电化学氧化处理的理想电极。BDD电极具有许多不可比拟的优异特性:宽电化学势窗,最大程度地降低了消耗在电解水上的电能,提高了电流效率;低残留电流;极好的电化学稳定性;耐蚀性以及表面不易被污染等,在常温常压下通过电化学高级氧化技术可直接将有机物矿化。
  目前,研究者们大多致力于制备高效的BDD膜电极并用于处理各类有机废水。利用BDD膜电极成功氧化处理苯酚、甲酚、苯邻二酚和甲基邻苯二酚废水,可将酚类完全燃烧成CO2或部分氧化成其它芳香化合物。研究了BDD膜电极对聚丙烯酸酯的电化学燃烧。结果表明,在所有的实验条件下,聚丙烯酸酯都能转化为CO2。发现Ti/BDD电极能有效处理难降解污染物,并且具有很高的催化活性和稳定性。
  虽然BDD膜电极用于含油废水处理的研究还较少,但相信随着BDD膜电极制备工艺的发展及降解机理的日趋成熟,BDD膜电极将广泛应用于含油废水的处理。但在以下几个方面还需要作进一步的研究:对BDD电极进行表面改性,以进一步提高BDD电极的电催化性能与寿命,例如提高掺硼量,掺入纳米粒子Pt、Au、Ni、Cu或稀土金属等,或者进行热处理;加强对Ti/BDD电极的研究,提高电极对高浓度废水的处理效率;降低成本,针对实际废水开发新的联合技术。
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