过氧化氢存在下电化学高级氧化法处理苯酚废水

第39卷第3期2007年6月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J．Xi'anUniv．ofArch．＆Tech．(NaturalScienceEdition)Vo1．39No．3Jun．2007过氧化氢存在下电化学高级氧化法处理苯酚废水何盈盈，王晓昌，吴蔓莉(1．西安建筑科技大学理学院，陕西西安710055；2．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055)摘要：以苯酚的电化学氧化为模型反应，在Ti／RuOz-IrOz阳极、石墨阴极体系上，外加过氧化氢并控制电压为1．0V进行电化学氧化降解研究，以提高活性氧浓度和减少氧的析出，提高氧化降解效率．结果表明，苯酚的直接电化学氧化作用可以忽略不计，而主要发生的是有自由基参与的高级氧化过程．过氧化氢首先在电极上氧化或还原产生HO·和HO·自由基，这些自由基进攻苯酚，可以使绝大多数的苯酚转化为苯醌，并进一步开环生成分子量更小的脂肪酸，苯酚的去除率可以达到85．关键词：电化学氧化；苯酚；过氧化氢；活性氧自由基中图分类号：X131文献标识码：A文章编号：1OO6—793O(2OO7)03—0345—04随着工业的发展，各种工业废水中难生物降解、难处理的有毒物质越来越多，采用高级氧化技术处理水中难降解有机物受到关注．Fenton法处理废水一直是高级氧化中受到重视的方法，有学者提出以电解的方式产生过氧化氢或亚铁离子从而对有机物进行氧化降解的电辅助Fenton法高级氧化处理技术E，为了提高氧化降解效果，一般采用5～10V电压供电，在这个电压下，污染物在电极上的直接氧化及氧的析出是不可避免的，而污染物在电极上直接氧化会导致电极表面钝化，氧的析出将消耗大部分的电能，中间产物H。0。的量是十分有限的．本论文在外加过氧化氢条件下，利用低电场中，过氧化氢既可以在阳极被氧化为H0。·，也可以在阴极被还原为H0·的情况[3]，企图建立低电压低能耗处理有毒难降解有机物的电化学体系．苯酚是常用的毒性工业化学品，由于其结构中含有难生物降解的芳环，为难生物降解有机物，常被作为模拟污染物来进行高级氧化技术的研究．1实验部分1．1仪器与试剂双显恒电位仪；(上海雷磁新泾仪器有限公司)；三电极系统：Ti／Ru02-IrO。阳极(西北有色金属研究院提供，6cm×locm，网状结构，有效面积约5Ocm。)，石墨对极(6cm×lOcm)，饱和甘汞电极为参比电极．电解槽有效容积loomL．紫外分光光度计(英国热电UV300)．高效液相色谱仪(waters，pump600。UVdetector2420)实验所用主要试剂均来自西安化学试剂厂，实验用水为自制去离子水．1．2分析方法利用高效液相色谱检测苯酚浓度及降解中间产物浓度变化情况[6]．流动相中甲醇与水的体积比为50：50，分离柱为C18柱(150mm×4mm)，流速110mL·min一，柱温25℃，进样体积10L，紫外检测器灯波长245nm．用紫外吸收光谱对苯酚降解过程中官能团及结构变化进行表征．收稿日期：2006—12—21基金项目：陕西省教育厅专项基金资助项目(O6JK266)；校青年基金资助项目(O4QN21)作者简介：何盈盈(1972一)，女，陕西耀县人，讲师，博士研究生，主要研究方向：水污染物迁移转化及治理，分析化学．维普资讯http://www.cqvip.com346西安建筑科技大学学报(自然科学版)第39卷2结果与讨论2．1苯酚一过氧化氢体系的电流一电位曲线为选择合适的电解条件，在pH7．0的缓冲溶液中，考察了体系的伏安曲线，结果如图1所示．由图可见，{在0．5～1．1V的电位范围内，底液中并未出现明显的毫氧析出电流，而当电位高于1．1V，电流明显增大，同时阳极开始出现少量气泡，说明在实验体系中，Ti／RuO一IrO阳极氧析出电位高于1．1V．加入苯酚以后，伏维普资讯http://www.cqvip.com第3期何盈盈等：过氧化氢存在下电化学高级氧化法处理苯酚废水347因为过氧化氢本身具有氧化性，它和苯酚4之间也可能发生直接氧化，为了探明这一点，对过氧化氢存在而不加电压时苯酚的紫外光谱也进行了检测，如图2所示．结果表明，苯酚的特征吸收峰基本不变，说明过氧化氢和苯酚之间兰的直接氧化作用很弱，可以忽略．量2电解过程中苯酚的紫外光谱变化说明过氧《化氢存在时，低电位电解是有效的电化学氧化处理有机物的手段，苯酚的环状结构遭到破坏，有醌类中间物质的出现，预示着该过程主要由过氧化氢电化学氧化还原产生的中间体自由基0作用完成．这点也得到以下实验事实的支持．。。。。。。2．2．2苯酚及中间产物随时间的变化苯酚及中间产物随时间的变化由HPLC检图2H0存在时苯酚溶液电解过程中测，结果如图3所示，检测到了苯醌、顺丁烯二的紫外光谱变化酸、乙二酸等主要中间产物．随着电解的进行，Fi