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电催化还原脱氯是去除氯代有机污染物的有效方法,在氯酚类污染物的降解去除中具有较好的应用前景。本文以钛网和泡沫镍为基体材料,制备了钯/聚吡咯-十二烷基磺酸钠/钛(Pd/PPy-SLS/Ti)电极、钯/聚吡咯-十二烷基磺酸钠/泡沫镍(Pd/PPy-SLS/foam-Ni)电极、钯/聚吡咯-十二烷基苯磺酸钠/钛(Pd/PPy-SDBS/Ti)电极、钯/聚吡咯-十二烷基苯磺酸钠/泡沫镍(Pd/PPy-SDBS/foam-Ni)电极和钯-镍(十六烷基三甲基溴化铵)/钛(Pd-Ni(CTAB)/Ti)电极,以2,4-二氯酚(2,4-DCP)、五氯酚(PCP)为目标污染物,考察了脱氯电流、阴极室溶液初始pH值等因素对污染物降解的影响,优化了脱氯反应条件,分析了脱氯产物,并对脱氯路径和脱氯机理进行了初步分析。 以Pd/PPy-SLS/Ti电极和Pd/PPy-SLS/foam-Ni电极为催化电极,以100mg/L2,4-DCP为目标污染物进行了脱氯研究。两电极在脱氯电流均为5mA,阴极室溶液初始pH值为2.36与2.49,脱氯时间分别为70min与50min时2,4-DCP都能完全去除,电流效率分别为33.86%,47.37%。两电极分别重复使用八次和十次后仍能保持很好的去除率,但Pd/PPy-SLS/Ti电极形貌没有发生改变,电极稳定性较好。 2,4-DCP在Pd/PPy-SLS/Ti电极表面的电化学脱氯的动力学为一级反应,活化能为22.61kJ/mol;在Pd/PPy-SLS/foam-Ni电极表面的电化学还原脱氯的动力学在前25 min为零级反应,后25min为一级反应,活化能为23.74kJ/mol。 以Pd/PPy-SDBS/Ti电极、Pd-Ni(CTAB)/Ti和Pd/PPy-SDBS/foam-Ni电极为催化电极,进行了水溶液介质中10mg/L PCP的脱氯降解研究。在脱氯电流为3 mA,阴极室溶液初始pH值分别为2.40,2.14与2.49,脱氯时间分别为70min,90min与50min时PCP在这三个电极上都能完全去除,电流效率分别为8.58%,6.72%,12.34%。 PCP在Pd/PPy-SDBS/Ti电极、Pd-Ni(CTAB)/Ti和Pd/PPy-SDBS/foam-Ni电极表面的电化学脱氯的动力学均为一级反应,活化能分别为11.70kJ/mol、18.35kJ/mol、34.50kJ/mol。 对2,4-DCP与PCP电化学还原脱氯的产物进行了分析,2,4-DCP的脱氯产物有2-氯酚(2-CP)、4-氯酚(4-CP)、苯酚,随着反应的进行苯酚可以进一步电化学还原成环己酮。PCP的电化学还原的产物检测到四氯酚、三氯酚、苯酚,随着反应的进行苯酚可以进一步电化学还原成环己酮。 对2,4-DCP与PCP的联合脱氯进行了分析。两种污染物电化学还原脱氯存在竞争关系,相对于单种物质存在时而言,两种物质共存均使相同时间彼此的去除率下降,并且2,4-DCP的电化学还原的动力学也有所变化。 实验表明,电催化还原法脱除水中氯酚类污染物在技术上是可行的,可以为水中氯代有机物的无毒无害化降解提供切实可行的技术及相关理论依据。