電催化氧化技術ppt課件-閱讀頁
2025-02-01 09:12本頁面
【正文】 富且成本低；環(huán)境友好 。 a. 過渡金屬： 由于過渡金屬的原子結構中有空余的 d軌道和未成對的 d電子 ， 通過含過渡金屬的催化劑與反應物分子的電子接觸 ， 這些催化劑空余 d軌道上將形成各種特征的吸附鍵達到分子活化的目的 ， 從而降低了復雜反應的活化能 ， 達到電催化目的 ， 因此 ， 過渡金屬及其一些化合物本身具有較好的催化活性 。 （ 2） 基礎電極 基礎電極： 也叫電極基質 ， 是指具有一定強度 、 能夠承載催化層的一類物質 。 基礎電極無電催化活性 ， 只承擔著作為電子載體的功能 。 （ 3） 載體 基礎電極與電催化涂層有時親和力不夠 ， 致使電催化涂層易脫落 ， 嚴重影響電極壽命 。 常用的載體多采用 聚合物膜和一些無機物膜 。 同時 ， 載體與負載物之間的結合程度是影響電催化電極性能的重要因素 （ 影響電極的機械強度和穩(wěn)定性 ，影響到電極的使用壽命 ） 。 目前電催化電極的主要制備方法有熱解噴涂法 、 浸漬法 （ 或涂刷法 ） 、 物理氣相沉積法 （ PVD） 、 化學氣相沉積法 （ CVD） 、電沉積法 、 電化學陽極氧化法 ， 以及溶膠－凝膠法等 。 總之 ， 無論是提高催化活性還是提高孔積率 、 改善傳質 ， 改進電極表面微觀結構都是一個重要手段 ， 因而電極的制備工藝絕對是非常關鍵的一個環(huán)節(jié) 。 基本要求： （ 1） 當量電導率大： 降低電阻 ， 減少能耗； （ 2） 性質穩(wěn)定： 不參與電化學反應 ， 也不與有機物反應 ， 避免能量損耗 ， 降低電流效率； （ 3） 無毒無害 ， 且易于去除 ； （ 4） 不在電極表面發(fā)生特性吸附： 避免降低電極的有效反應面積 。 ? 電化學反應器分為二維反應器和三維反應器，如下表： 2. 電催化技術在廢水處理中的應用 國內狀況： 電化學水處理技術的研究應用和國外相比比較分散、不系統(tǒng)。 （ 1） 制革廢水； （ 2） 印染廢水； （ 3） 甲醛廢水 （ 4） 垃圾滲濾液 電化學過程可以有效地破壞大分子有機物 ， 并降低其毒性 ， 處理后的廢水可生化降解性提高 。 （ 1） 電極材料 —— 電極材料選擇的好壞 ， 直接影響有機物降解效率的高低 （ 高電勢 ） —— 盡量避免競爭副反應 （ 析氧反應 ） —— 不同的電極材料可引起電化學反應速度發(fā)生數(shù)量級上的變化 —— 研制高電催化活性的電極材料 為了提高電極的催化活性 ， 一般都對電極進行修飾 ， 其方法有： a. 在電解液中添加有催化作用的物質； b. 將電極改為活性高的材料； c. 對電極材料表面進行修飾 。 例： 摻雜 Sb的 SnO2電極的導電能力及催化氧化性能都有了很大提高 。 （ 2） 電解質溶液 a. 電解質溶液的濃度 —— 溶液濃度太低 ， 電流小 ， 降解速率低 —— 隨著電解質溶液濃度的增加 ， 溶液的導電能力增強 ， 電壓效率提高 。 缺點： Cl的加入也可以引起一些副反應 ， 如生成的游離氯或電極上吸附的單原子氯可以與廢水中溶解的有機物或其氧化的中間產(chǎn)物反應 ， 生成有毒且更難降解的有機氯化物；Cl在電極上的吸附影響有機物在電極上的吸附氧化； Cl2的產(chǎn)生也使電流效率有所降低 。 （ 4） 工藝因素 —— 反應器：二維反應器 、 三維反應器 —— 電流密度 —— 電解時間 —— 溶液傳質 不同的有機污染物降解所需的各條件的最佳指標是不同的 ， 有必要深入研究有機物在電極上的氧化歷程 ， 開發(fā)高效的電極材料 ， 確定最佳的降解條件 ， 提高電解效率 ， 降低水處理費用 。 2. 局限性 （ 1） 電解法處理有機污染物的機理探討還很不充分 ，不能對電極的選擇 、 工藝的設計 、 工藝參數(shù)的確立起到具體的理論指導作用； （ 2） 電流效率仍然很低 ， 經(jīng)濟上不合理 。 3. 展望 （ 1） 應用前景 a. 在電解過程中產(chǎn)生強氧化性的物質 ， 使有機污染物均相或異相地被徹底氧化降解成二氧化碳和水； b. 把生物難降解的有機物通過電化學方法轉化為易生物降解的有機小分子或把有毒有機物轉變成無毒有機物 ， 主要是通過電解使環(huán)狀化合物開環(huán) ， 生成易生物降解的脂肪類化合物 。 （ 3）有關電催化工藝的研究方向 a. 研制和篩選修飾電極的合適金屬氧化物 ， 以提高其電極壽命； b. 電解槽的傳質問題限制了電流效率的提高 ，需要開發(fā)新型 、 高效的電化學反應器以降低能耗； c. 電極上發(fā)生的有機物氧化機理的研究有待于進一步深入 。 ● 電催化電極的組成 。
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