,360 北京科技大学学报 第30卷 本文采用贵金属氧化物涂层电极降解苯胺，利 系，采用TU1901双光束紫外可见分光光度计对其 用循环伏安、紫外分光光度法研究不同体系中苯胺 降解过程进行测量， 在电极上的电催化行为，考察其降解规律，并提出降 1.5循环伏安曲线的制作 解含苯胺工业废水切实可行的工艺方案， 电化学实验采用CHⅢ660B电化学系统在三电 极体系中进行，参比电极为饱和甘汞电极，扫描电 1实验材料与方法 压范围为一0.2~1.4V,扫描速度为10mVs1,连 1.1试剂与仪器 续循环扫描 实验试剂为苯胺、硫酸、氯铱酸、正丁醇、氢氧化 2结果与讨论 钠、无水硫酸钠、氯化亚锡、氯化钽等.实验仪器为 LPS202A双路数字直流稳压稳流电源、T8-1型加 2.1单纯采用电化学催化氧化法降解中性苯胺 热磁力搅拌器、北京普析PORS一15便携式光谱测 溶液 定仪、TU1901双束紫外可见分光光度计、CHI660B 采用图1所示的实验装置，在不加其他工艺步 电化学系统 骤的前提下，电化学催化氧化降解中性苯胺溶液， 1.2电极制备过程 电解开始后，溶液颜色很快由无色变为浅红色，随电 用热分解的方法制备Ti/1r02十Ta205十Sn02 解时间的延长颜色逐渐加深至红褐色，并产生大量 涂层电极，钛板经碱洗除油、草酸刻蚀后，冲洗烘干 红褐色团絮状物质随气体析出，搅拌浮于溶液表面； 待用，在纯Ti板基体上涂覆一定比例的H2IrCl6和 经过较长电解时间，溶液颜色逐渐由深变浅，最后变 TaCls涂液，置烘箱中150℃下烘干10min,然后放 为无色 入马弗炉中450℃烧结15min,取出降至室温后，再 图2为电解8h溶液CODc.值随时间变化关系 刷涂液：重复上述过程10次，在制备好的钛基铱钽 曲线，由图可见：单纯采用电化学催化氧化法降解 氧化物涂层上涂敷一定浓度的SnCl2溶液，重复上 苯胺物质，CODc值随时间延长而下降但下降缓慢， 述过程三次，最后一次置于450℃下烧结1h. 降解8h后，C0Dc,值由原来的1035mgdm-3降为 1.3溶液配制 466mgdm-3,溶液中苯胺的去除率为55%.由此 将0.4mL的苯胺、10gNa2s04加入到1L去离 可以看出单纯采用电化学催化氧化法虽然能够降解 子水中，用HSO4和NaOH调节溶液的pH值分别 苯胺，但降解效率低，能耗大 为3,7和13，配制成酸性、中性和碱性苯胺溶液 1100 1.4电解实验及检测方法 1000 实验装置如图1所示，阳极为自制的贵金属氧 900 化物涂层电极，阴极为钛电极，溶液体积为250mL, 800 极板间距5mm,极板面积12cm2,电流密度16Adm-2. 700 电解液为实验配制的酸性、碱性、中性苯胺溶液， 600 500 400 4 阴极 时间h 阳极 直流电源 图2CODc值随电解时间变化曲线 Fig.2 Effect of electrolysis time on the CODc value 磁力搅拌器 通常有机物在电极上的降解有两种模式6].① 图1电解装置示意图 直接氧化，即有机物通过传质吸附在阳极表面，在电 Fig.I Sketch of the electrolysis unit 极催化作用下失去电子直接被氧化降解：②间接氧 化，即溶液中某种离子或易氧化物质先经阳极反应 不同体系降解效率的表征方法不同，酸性和碱 氧化成具有氧化能力的氧化剂中间体，然后该中间 性苯胺体系降解效率无法像中性体系那样用国标的 体再将有机物氧化降解.工业有机废水的体系大体 重铬酸盐法(CODc)表征，酸性体系中CODc值偏 上可分为中性、酸性、碱性三种，不同体系，同一电极 大，碱性体系则偏小，因此对于酸性和碱性苯胺体 在电解过程中降解模式不同.因此，有必要进一步本文采用贵金属氧化物涂层电极降解苯胺‚利 用循环伏安、紫外分光光度法研究不同体系中苯胺 在电极上的电催化行为‚考察其降解规律‚并提出降 解含苯胺工业废水切实可行的工艺方案． 1 实验材料与方法 1∙1 试剂与仪器 实验试剂为苯胺、硫酸、氯铱酸、正丁醇、氢氧化 钠、无水硫酸钠、氯化亚锡、氯化钽等．实验仪器为 LPS202A 双路数字直流稳压稳流电源、T8—1型加 热磁力搅拌器、北京普析 PORS—15便携式光谱测 定仪、TU1901双束紫外可见分光光度计、CHI660B 电化学系统． 1∙2 电极制备过程 用热分解的方法制备 Ti／IrO2＋Ta2O5＋SnO2 涂层电极．钛板经碱洗除油、草酸刻蚀后‚冲洗烘干 待用．在纯 Ti 板基体上涂覆一定比例的 H2IrCl6 和 TaCl5 涂液‚置烘箱中150℃下烘干10min‚然后放 入马弗炉中450℃烧结15min‚取出降至室温后‚再 刷涂液；重复上述过程10次．在制备好的钛基铱钽 氧化物涂层上涂敷一定浓度的 SnCl2 溶液‚重复上 述过程三次‚最后一次置于450℃下烧结1h． 1∙3 溶液配制 将0∙4mL 的苯胺、10g Na2SO4 加入到1L 去离 子水中‚用 H2SO4 和 NaOH 调节溶液的 pH 值分别 为3‚7和13‚配制成酸性、中性和碱性苯胺溶液． 1∙4 电解实验及检测方法 实验装置如图1所示‚阳极为自制的贵金属氧 化物涂层电极‚阴极为钛电极‚溶液体积为250mL‚ 极板间距5mm‚极板面积12cm 2‚电流密度16A·dm —2． 电解液为实验配制的酸性、碱性、中性苯胺溶液． 图1 电解装置示意图 Fig．1 Sketch of the electrolysis unit 不同体系降解效率的表征方法不同‚酸性和碱 性苯胺体系降解效率无法像中性体系那样用国标的 重铬酸盐法（CODCr）表征‚酸性体系中 CODCr值偏 大‚碱性体系则偏小．因此对于酸性和碱性苯胺体 系‚采用 TU1901双光束紫外可见分光光度计对其 降解过程进行测量． 1∙5 循环伏安曲线的制作 电化学实验采用 CHI660B 电化学系统在三电 极体系中进行‚参比电极为饱和甘汞电极．扫描电 压范围为—0∙2～1∙4V‚扫描速度为10mV·s —1‚连 续循环扫描． 2 结果与讨论 2∙1 单纯采用电化学催化氧化法降解中性苯胺 溶液 采用图1所示的实验装置‚在不加其他工艺步 骤的前提下‚电化学催化氧化降解中性苯胺溶液． 电解开始后‚溶液颜色很快由无色变为浅红色‚随电 解时间的延长颜色逐渐加深至红褐色‚并产生大量 红褐色团絮状物质随气体析出‚搅拌浮于溶液表面； 经过较长电解时间‚溶液颜色逐渐由深变浅‚最后变 为无色． 图2为电解8h 溶液 CODCr值随时间变化关系 曲线．由图可见：单纯采用电化学催化氧化法降解 苯胺物质‚CODCr值随时间延长而下降但下降缓慢‚ 降解8h 后‚CODCr值由原来的1035mg·dm —3降为 466mg·dm —3‚溶液中苯胺的去除率为55％．由此 可以看出单纯采用电化学催化氧化法虽然能够降解 苯胺‚但降解效率低‚能耗大． 图2 CODCr值随电解时间变化曲线 Fig．2 Effect of electrolysis time on the CODCr value 通常有机物在电极上的降解有两种模式［6］：① 直接氧化‚即有机物通过传质吸附在阳极表面‚在电 极催化作用下失去电子直接被氧化降解；②间接氧 化‚即溶液中某种离子或易氧化物质先经阳极反应 氧化成具有氧化能力的氧化剂中间体‚然后该中间 体再将有机物氧化降解．工业有机废水的体系大体 上可分为中性、酸性、碱性三种‚不同体系‚同一电极 在电解过程中降解模式不同．因此‚有必要进一步 ·360· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷