锰矿掺杂_PbO_2电极电催化氧化对硝基苯酚及其动力学研究_单治国

Kineticsstudyonthetreatmentofp-nitrophenolwastewaterbyelectro-catalysisoxidationwithmanganese-dopedβ-PbO2ShanZhiguo，WangJiaquan，LüJian，ShenYanhua，PanYi（SchoolofResources&EnvironmentalSciences，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China）锰矿掺杂β-PbO2电极电催化氧化对硝基苯酚及其动力学研究单治国，汪家权，吕剑，沈燕华，潘怡（合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥230009）［摘要］研究采用掺杂锰矿粉的β-PbO2/锰矿粉复合高压塑片电极为阳极，以不锈钢片为阴极对对硝基苯酚（p-NP）模拟废水进行了电解氧化处理，考察了电解质种类、电解质浓度、pH以及p-NP初始浓度对电解氧化效果的影响。结果表明，掺杂适量锰矿粉的β-PbO2/锰矿粉复合电极具有良好催化氧化p-NP的性能；在以NaCl为电解质的体系中，电解效果明显高于其他电解质体系，在30mA/cm2的电流强度下电解1.0h，p-NP的去除率可达到70.3％，降解过程符合一级反应动力学，其一级动力学方程为c=c0e-3.6010t；电解质为10g/LNaCl，pH=7.2时，电解效果最佳，反应速率最大，k=3.9468h-1，R2=0.9557。［关键词］复合电极；对硝基苯酚；电催化氧化；反应动力学［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）01-0049-04Abstract：Electro-catalysisoxidationprocesshasbeencarriedthroughfortreatingsimulatedp-nitrophenolwastewaterbyusingcompositehighpressureplasticelectrodeasanodeandstainlesselectrodeascathode.Thetypeandconcentrationofelectrolyte，pHandtheeffectoftheinitialconcentrationofp-NPontheresultofelectro-cata-lysisoxidationprocesshavebeeninvestigated.Theresultsshowthatthemanganesepowder-dopedβ-PbO2/man-ganesepowdercompositeelectrodehasverygoodperformanceofcatalyzingandoxidizingp-NP.WhenNaClisusedaselectrolyte，theelectrolysisefficiencyisapparentlyhigherthanelectrolytesofothertypes.Undercurrentintensity30mA/cm2，afterelectrolyzing1.0h，theremovalrateofp-NPcanreach70.3%.Thedegradationprocessaccordswiththefirst-gradereactionkinetics.Whentheequationofthefirst-gradereactionkineticsisc=c0e-3.6010t，theelec-trolyteis10g/LofNaClandpH=7.2，theelectrolysisefficiencyisthebestandthereactionvelocityisthehighest，k=3.9468h-1，R2=0.9557.Keywords：compositeelectrode；p-nitrophenol；electro-catalysisoxidation；kinetics电催化氧化是高级氧化技术的一种，能产生具有强氧化性的羟基自由基，可使难降解有机污染物氧化降解或生成可生化的有机物〔1〕。电解法作为一种较为成熟的水处理技术，近年来在其用于印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等的处理方面得到广泛研究〔2-3〕。但是普通的电解法存在着能耗高、电极腐蚀快、电极植被复杂等不足之处，影响了其在实际工业应用方面的发展。本研究利用β-PbO2作为电极，由于β-PbO2的生产工艺简单、成本低、化学稳定性好〔4-5〕和具有较高的析氧电位〔6〕，可以在基板上形成复杂形状，此外β-PbO2不溶于水，不会随水流失产生二次污染，因此作为一种电极被广泛地应用于电化学工业与工业化试验中。但是