电芬顿法的影响因素

电芬顿法的影响因素

1)电解电压的影响

外加电压是电芬顿反应的驱动力，增大外加电压，有机物的去除率相应增加。但是当外加电压超过一定值时，将有大量的电能消耗于副反应。所以外加电压不宜过高，一般取5～25V为宜。

2)溶液阻抗(导电能力)的影响

由于有机废水溶液的导电能力较差，因此，在使电解槽工作时最好添加适当的支持电解质。虽然可以找到许多可溶性的无机盐作为电解质，但氯化物和硝酸盐在电解时，将在阳极上生成有刺激性气味的氯气或各种有毒有害的氮化物气体，因而不宜采用。在各种无机溶液中，KOH溶液的比电导较大。但是，在该电解槽内将进行的是02还原生成H2O2的反应，所以反应必须在酸性或中性溶液中进行，因此一般选用Na2SO4溶液作为支持电解质。虽然Na2SO4溶液的比电阻要比KOH溶液大许多，但是随着浓度的提高，Na2SO4溶液的导电能力迅速增大，同时，因为它

不参加电解反应，故可以始终保持溶液导电性的稳定。

3)溶液pH值的影响

溶液的酸碱性(pH值)对氧的阴极还原反应有很大的影响。在碱性溶液中氧将发生四电子还原反应：02+2H20+4e=40H；在酸性溶液中，氧才发生二电子还原反应生成过氧化氢：02+2H++2e=H202；所以溶液的酸碱性决定着过氧化氢生成的电流效率，进而影响着随后生成羟基自由基和有机物的降解反应。溶液pH大于4时，Fe2+易被氧化形成Fe(0H)2沉淀，芬顿反应不能顺利进行，所以初始溶液pH一般不应大于3.5。

4)电流密度的影响

从理论上说，单位面积内通过电流量的增大是有限制的，因为电解槽内电极的面积是一定的，因此通过的电流增大时，电极的极化增大，随之发生的是阴、阳极上的副反应，如当阳极电流密度增大时，除了铁的溶解外，将伴随着氧气的析出，阴极电流密度增大时将伴随着氢气的析出：

2H20一4e=02+4H+

2H20+2e=H2+20H一

在阴极随着氢气的析出，溶液的pH值上升，这一结果显然对生成过氧化氢及其随后的生成羟基自由基的反应是不利的。

5)曝气速率的影响

电芬顿反应可以大致分为传质和反应两个重要阶段，空气流量主要影响电芬顿反应的传质过程。在无空气供给的情况下，电芬顿反应只能利用溶液中的溶解氧及电解产生的氧，而且Fe2+的扩散传质较慢，属于扩散控制过程，因而，不能有效的构成芬顿反应，导致去除效果不理想。在有空气供给的条件下，空气一方面能起到混合的作用，强化了反应器内的传质过程；另一方面能补充在反应过程中不断消耗的氧，当空气流量大到一定值后进入反应控制过程，曝气对有机物去除的影响减小。

温度不一样！干燥箱基本上最高200、250、300、500℃的比较多，超过500°的都用马弗炉，因为干燥箱的基本用的是不锈钢和冷板以及镀锌板，超过500度就会出现熔化！马弗炉基本上最低温度为1000度，当然也可根据不同需求定制更高的温度！最高可以达到1600-1800度！总的说就是温度不一样。杭州蓝天仪器小傅！

在电 Fenton 中已经研究过阳极材料

有 PbO2、Pt、Fe（不锈钢）；已经研究过的阴极材料有 ACF、汞池、石墨、炭黑－PTFE 等。）钛基镀 IrO2/Ta2O5电极是目前具有最高的电化学稳定性的阳极，充分利用其稳定、析氧和一些特殊的催化作用等优势。

Ti 基贵金属涂层阳极具有良好的电催化活性和极高的电化学稳定性，具备作为优良的阳极所应具备的基本要素，目前 Ti 基贵金属涂层阳极广泛应用于卤碱工业和电镀工业中，在污水处理中的研究还刚刚开始。该电极的析氧副反应在氯碱、电镀工业中是不利的，但 O2在电 Fenton 体系中却是必须的，还指出，在没有O2的情况下，通过 Fenton 反应使有机毒物完全降解是不可能达到的。为此，我们考虑将Ti 基贵金属涂层阳极应用到电 Fenton 体系当中，充分利用析氧副反应生成的O2在阴极生成 H2O2，变“不利”为“有利”，另外根据文献介绍，IrO2/ Ti 阳极能够降解苯醌（苯醌是酚类等很多有机物降解的中间体），这一特点也可以被很好的在电 Fenton 中被加以应用。对于阴极，鉴于很多文献中提出石墨作为阴极可以在适当的条件下电解还原产生 H2O2,而石墨又价廉易得，据此，我们用钛基镀Ir（铱）O2/Ta2O5（钽）为阳极，以石墨为阴极，通过外加 Fe2+离子，以 Na2SO为支持电解质（尽管实验表明以NaCl为电解质降解效率更高，但其却有生成新的氯代毒物的风险，从环境角度来看选 NaCl 是不合适的，故本实验选用 Na2SO4）构成新的电 Fenton体系对 4NP 模拟废水进行了降解研究，降解效果很明显。

活性炭和石墨性能的比较

人们从矿物体中开采得到的碳有三种形态：金刚石、石墨和各种煤炭。金刚石和石墨是结晶形碳，各种煤炭为无定形碳。它们都是碳的同素异构体。

石墨

石墨是一种碳原子之间是六角环形片状体的多层叠合晶体。它具有作为电极的一些优良性质：

（1）石墨的晶体结构决定了它具有良好的导电性，虽然石墨的导电性不能与铜、铝等金属相比，但与许多非金属材料相比，石墨的导电性是相当高的。

（2）石墨的导热性甚至超过了铁、钢、铅等金属材料。

（3）石墨又有很好的耐腐蚀性，不论有机溶剂或无机溶剂都不能溶化它。在常

温下，各种酸和碱对石墨都不发生化学反应，只是在500℃以上的温度才与硝酸、强氧化介质或氯气等起反应。

（4）石墨又是一种能耐高温的材科。

石墨的这些优良性质使得它成为了一种经典的电极材料，其广泛应用于炼钢、

分析测试中当中。不过石墨在污水处理中的应用很少，国内见诸于文章报道的有郑曦等以多孔石墨电极为阴极，铁为阳极，以阴极电 Fenton 的方法对有机染整工业废水进行降解脱色反应，并取得了很好的效果。另外就是新型石墨材料的使用，如张红波等采用细粒膨状石墨流态化阳极电解法处理含氰废水，曹乃珍等用膨胀石墨的吸附性处理水面漂浮各种油脂的研究等。

活性碳

活性炭常用无烟煤、烟煤、石油焦、泥炭、木材和椰子制成。它主要有粉状炭与粒状炭两种，粒状炭常用作原水通过的滤床，去除水中污染物。粉状炭用的很少，本实验所用的活性炭是粉状炭。

（1）活性炭是一种比表面积较高的多孔吸附材料，它最重要的特性是它的吸附性。这是由它的结构和表面特性决定的。表面特性有化学特性和物理特性。化学特性决定吸附力，物理特性决定吸附容量与吸附速率。物理特性主要是指微孔体积、表面积、微孔结构。孔径主要分布在0.3～100nm的范围内。活性炭的孔道按其孔径大小大致分为三部分：孔径大于 100nm的大孔主要分布在活性炭的表面，它对水中有机物的吸附作用不大，但作为生物载体它是微生物的繁殖和栖息之地，也是水中较大颗粒的聚集场所；孔径在4～100nm之间的过渡孔，比表面积不超过活性炭比表面积的 5％，过渡孔是水中大分子有机物的吸附场所和小分子有机物进入微孔的必由之路，因此吸附质在孔道中的扩散速度受过渡孔的影响很大；孔径小于 4nm的微孔占活性炭比表面积的 95％以上，是活性炭吸附有机物的主要场所和被吸附的小分子有机物的最终归宿。活性炭的空隙分布是影响吸附容量的主要因素，这是因为分子筛作用或类似排斥色谱的作用，即具有一定尺寸的吸附质分子不能进入比其直径小的空隙。按照立体效应，活性炭所能吸附的分子直径大约是孔直径的 1/2 到1/10。

（2）活性炭的这种结构使得吸附时吸附质要经长距离的大孔、过渡孔才能到达微孔，这也使得他的再生（脱附）性能不佳。

（3）活性炭的结构中含有石墨微晶，它也具有一定的导电性，这是它可以作为电极的基础。活性炭在废水处理中的应用主要是应用颗粒活性炭的吸附性质，一是直接应用其做吸附材料处理，如活性炭吸附金属锰、铜等，活性炭吸附有机物等。另外就是将其与光化学、电化学结合起来。如信欣等用活性炭负载TiO2光降解水中敌敌畏的研究，姚培正等研究了铁屑－活性炭内电解法处理合成洗涤剂废水和染料废水，程爱华等用活性炭填充电极（三维电极）电解法处理含酚废水。等的研究工作，以两者为基材，制成复合电极，作为新型阴极材料应用到电Fenton中去，比较它们的性能，为阴极材料的选择提供参考。

“目”是筛网孔及筛选有砂石等产品的物理标准单位，即每平方英寸上多少个孔。 100目的筛网，是每平方英寸上有100个孔。

100目有砂纸，是指用100目的筛网筛网子网筛选子网筛选出来

的金刚砂制成的砂纸。

加热与自然干燥的影响

在电极滚压成型后，我们比较了加热与自然干燥的对电极成型的影响，结果发现，无论加热温度为 120℃、100℃、80℃电极都会产生大量裂纹，而用自然干燥的方式电极成型很好。这是因为在加热状态下，水分的快速蒸发速度与电极粘结剂的收缩力不匹配的缘故。所以确定了电极制作工艺中的干燥方式采用自然干燥。

最终确定的电极制备条件

（1）按配比称取一定量的石墨（活性炭粉）和乙炔黑粉末在研钵中混匀后转入小烧杯中；

（2）根据配比量取适量乙醇，在快速搅拌状态下缓慢加入表面活性剂 OP。（3）将乳状聚四氟乙烯（PTFE）注入含有少量的 OP 的乙醇中配成醇溶液。

（4）将活性炭粉/石墨和乙炔黑混合物倒入含有聚四氟乙烯的醇溶液中，快速搅拌成膏状。

（5）在自制滚压机上将膏状物碾平，盖上盖子自然晾干。

（6）将预制好的电极浸在丙酮中去除里面的表面活性剂。

（7）将浸好的电极截去边角，盖上盖子自然挥发晾干。

（8）将电极用 PTFE 黏附在不锈钢上制成复合电极。

说明：

（1）乙醇的加入是为了电极材料的润湿；

（2）乙炔黑的加入是为了增加导电性；

（3）表面活性剂 OP 的加入是为了造孔和提高电极与水的浸润性；

为了电极能够应用在电化学体系中，在电极制备中我们首先关注电极成型、电极与水的浸润性、电极的导电性这三方面的性能。