Mo掺杂Ti／Sb－SnO2电极处理含油废水的实验研究

葛伟青，刘艳娟，郝玉翠，郝 斌

（唐山学院 环境与化学工程系，河北 唐山063000）

电化学水处理技术较之传统的处理工艺，具有占地面积小、处理过程清洁、易于和其他处理工艺结合使用等优点而受到人们的广泛关注，被称为“环境友好”技术［1］，它对于难生物降解的有机物以及对人体危害很大的有机物都有很好的去除效果。影响电化学处理效果和能耗的主要因素之一是电极材料，因此，多年来，人们一直在探索新型的复合氧化物涂层电极［2］，优良的复合氧化物涂层电极不仅可以延长电极寿命、降低电极成本，而且能够提高污水处理效果。例如，L．C．Chiang［3］采用PbO／Ti作为电极处理焦化废水，结果表明，电解2 h后废水的COD去除率为89．5%；张清松等［4］研究得出与Pt和PbO2阳极比较，钛基SnO2电极是电化学氧化处理废水中难生物降解有机污染物的高效材料；Ch．Comninellis等［5］研究表明SnO2－Sb2O5／Ti电极对有机物降解具有较高的效率，而且它具备良好的导电性能以及十分稳定的化学、电化学性能。本实验通过 Mo掺杂Ti／Sb－SnO2电极处理含油污水，来确定最佳工作条件，考察实验效果。

1 实验材料及仪器

1．1 水质来源

实验用水取自唐山市某齿轮厂调节池的含油废水，其具体水质情况如表1所示。

表1 进水水质

1．2 电极材料及实验仪器

自制Sn∶Sb∶Mo＝100∶10∶4的Mo掺杂Ti／Sb－SnO2电极。

GDYS－101SZ2型浊度测定仪，PHS－3C型精密p H计。

2 实验

为使溶液中反应较均匀，初步设定极板间距为1．5 cm。溶液p H值设定为原水的p H值6．5，电解时间为1 h。

2．1 电流密度确定

在电解时间为1 h，p H值为6．5，极板间距为1．5 cm的条件下用Sn∶Sb∶Mo＝100∶10∶4时制备的Mo掺杂Ti／Sb－SnO2电极处理含油废水，改变反应过程中的电流密度依次为5 m A／cm2，10 m A／cm2，15 m A／cm2，20 m A／cm2，确定最佳的电流密度。在各电流密度下废水处理效果见图1。

图1 不同电流密度下废水处理效果

由图1可知，随着电流密度的升高，废水COD和浊度的去除率都随之上升，但随着电流密度的升高其上升的速率越来越小。当电流密度接近20 m A／cm2时二者去除率上升的幅度均很小。再考虑到继续增大电流会在很大程度上提高能耗，同时由于未能找到提供大的稳定电流的实验装置，综合考虑，本实验反应过程中采用电流密度为20 m A／cm2。

2．2 电解时间确定

在电流密度为20 m A／cm2的基础上，控制极板间距为1．5cm，p H 值为6．5，依次改变电解时间为15 min，30 min，45 min，60 min，90 min，120 min，研究电解时间对电极处理废水效果的影响。由以上各降解时间下废水COD和浊度的去除率可知，电解时间为45 min到60 min之间时电极对废水的处理效果最佳，因此，为进一步优化出最适宜的电解时间，又以电解时间为50 min，55 min分别进行了实验。不同电解时间电极处理废水的效果见图2。

图2 不同电解时间废水处理效果

由图2可以看出，随电解时间延长，废水浊度的去除率一直处于上升状态，而COD的去除率在50 min时达到最高值60．2%，此时浊度的去除率达到83．0%，若继续电解，COD的去除效果反而下降，因此，电解时间增长处理效果不一定会更好，故确定电解时间为50 min。

2．3 极板间距确定

在电流密度为20 m A／cm2，电解时间为50 min，p H值为6．5时，研究极板间距对电极处理废水效果的影响。不同极板间距下电极废水处理效果如图3所示。

由图3可知，随着极板间距的增大，废水COD和浊度的去除率先升高后降低，在极板间距为1．5 cm时去除率最高，处理效果最好。

图3 不同极板间距下废水处理效果

2．4 p H值确定

在上述工作条件都确定的情况下，研究p H值对电极处理废水效果的影响。不同p H值下电极废水处理效果情况见图4。分析图4可知，COD在中性及偏酸性条件下处理效果较好，本实验选择在偏酸性的条件下进行，即不调节原水的p H值（p H＝6．5）。

图4 不同p H值下废水处理效果

3 结论

采用自制的 Mo掺杂Ti／Sb－SnO2电极，对唐山市某齿轮厂的含油废水进行处理，在电流密度为20 mA／cm2，电解时间为50 min，极板间距为1．5 cm，p H值为6．5的工作条件下，处理效果好，COD去除率为59．7%，浊度的去除率为87．0%。

［1］ 冯玉杰，李晓岩，尤宏，等．电化学技术在环境工程中的应用［M］．北京：化学工业出版社，2002：10－15．

［2］ 杨雅雯，王守伟，赵燕，等．稀土Ce掺杂SnSb复合涂层电极的实验研究［J］．环境工程学报，2008，2（3）：370－373．

［3］ Chiang L C，Chang J E，Chin T．Electro－chemical oxidation process for the treatment of coking plant wastewater［J］．Environ．Sei．Health，1995，30（4）：753－771．

［4］ 张清松，吴辉煌．苯酚在热氧化法制备SnO2／Ti电极上的电氧化研究［J］．电化学，1999，5（4）：112－116．

［5］ Comminellis Ch．Preparation of SnO2－Sb2O5films by the spray pyrolysis technique［J］．Appl Electrochem，1996，26（1）：83－89．