钛负载纳米钯电极对氯苯和硝基苯的催化性能研究

2014-03-22张辉刘玉玲

资源节约与环保 2014年11期

张辉刘玉玲

（河源市环境监测站广东河源 517000）

1 前言

电化学水处理技术的关键是催化电极材料的选择[1]。钯作为一种高效的催化电极材料，已有报道用于制备催化电极[2]。当前，ElaineA.Gelder等研究评价了Pd/C等催化剂对硝基苯的电化学催化还原性能。高燕等研究分析了PdCo/PVP[4]等催化剂对氯苯的电化学催化还原性能。钯具有高效的活性，但其实际应用因高昂的价格而受到限制。将钯修饰在其他金属材料上替代纯钯是实现这种目的的有效方法。已有研究表明，采用较低廉的钛金属作为钯的修饰材料制备的钯钛复合体系，对持久性有机污染物具有一定的电化学催化还原活性[5]。

本文采用电化学沉积法制备NanoPd/Ti电极，研究了NanoPd/Ti电极的电化学性能及其对氯苯和硝基苯模拟废水的电化学催化活性，讨论了NanoPd/Ti电极用于处理此类废水的主要参数条件。

2 实验部分

2.1 NanoPD/Ti 电极的制备

采用Ti为基底材料，经打磨、抛光、清洗、烘干后在硫酸溶液中进行电化学稳定，置于氯化钯溶液中，采用恒电位沉积法往电极上沉积钯纳米粒子。

2.2 实验装置

实验装置如图1所示，阳极为NanoPd/Ti电极，阴极为Ti电极。

2.3 实验水样

实验中所有溶液都为实验室配制，氯苯浓度和硝基苯浓度分别为0.1ml/L。

图1 实验装置：1-反应槽

3 结果与讨论

3.1 对氯苯和硝基苯模拟废水的电化学催化还原性能

相对于Ti电极，NanoPd/Ti电极在氯苯模拟废水中的氧化还原电位发生较大改变，峰电位明显正移，峰电流和电流密度明显增加，氯苯在NanoPd/Ti电极上还原反应大约-0.5V时已经开始，在-0.9V处达到最高，出现一个还原峰，而在-1.0V处出现一个峰谷，随后还原电流又开始增加，在-1.1V处再次出现一个还原峰。而在反向扫描过程中，大约在-0.95V处出现一个反向氧化峰。这说明氯苯在还原过程中被还原生成了新物质。

NanoPd/Ti电极和Ti电极在硝基苯模拟废水中循环伏安曲线变化和在氯苯模拟废水中变化相似。峰电流从-0.65V处开始产生，并逐渐上升，分别在-0.9V和-1.1V出现峰值，在反向扫描过程中，在-0.1V处出现反向氧化峰，说明硝基苯在还原过程中被还原生成了新物质。表明NanoPd/Ti电极对硝基苯具有更高的电催化氧化还原性能。

3.2 NanoPd/Ti 电极水处理性能研究

图2 硝基苯CODCr 去除率随槽电压变化曲线

图3 硝基苯CODCr 去除率随时间变化曲线

图2和3分别是在不同电压或时间条件下，硝基苯模拟废水CODCr去除率变化曲线。图中表明，随着电压和反应时间的增加，模拟废水的CODCr去除率越高。相同电压下，NanoPd/Ti电极降解能力明显高于Ti电极，NanoPd/Ti电极最高可达90%以上，而Ti电极最高仅约为30%。NanoPd/Ti电极1h模拟废水CODCr去除率可达到78.7%，而Ti电极2h仅达到70%。