隔膜电解槽阴极区降解有机物的研究

摘要

本文采用隔膜电解槽法,以硝基苯和罗丹明B为研究对象,研究了电解过程中阴极区的降解过程。并分别研究了阴极区在有溶解氧和无溶解氧条件下的降解情况。另外,作为对比实验,研究了研究区降解罗丹明B的情况。用硝基苯为研究对象,研究了阴极区OH以及H与硝基苯的反应机理。研究结果表明:
　　 通过实验表明,电解过程中硝基苯以及它的电解产物的挥发量很少,这些有机物的挥发而导致电解液中COD的减少可以忽略不计;同时,本实验采用的隔膜的隔离效果良好,在有电流的情况下,能有效地防止了有机物的渗透。在电解液罗丹明B初始浓度为50mg/L,电解液初始pH=5.3,电解质Na2SO4浓度1g/L,外加电压20V以及电解时间2h的条件下,有溶解氧电解时,罗丹明B的脱色率和CODcr去除率分别为45％和21％,相比于无溶解氧条件下的40％和15％。在硝基苯初始浓度120mg/L,外加电压20V,初始pH=5.3,电解质Na2SO4浓度0.025mol/L以及电解时间2h的条件下,有溶解氧时,阴极区硝基苯CODcr去除率为36％,而无溶解时则为16％。
　　 硝基苯和罗丹明B的电解降解基本都是准一级反应。各影响因素对有机物的降解有着不同的影响:随着外加电压的增加,有机物的去除率有显著的增加;在低浓度范围内,随着电解液初始浓度的增加,有机物的去除率也在增加;不同电解液初始pH条件下,有机物的降解效果为:强酸＞弱酸和弱碱＞强碱,并且,在弱酸或弱碱范围内,电解液初始pH对有机物的降解几乎没有影响;随着电解质浓度的增加,有机物的去除率先快速增加,然后再缓慢减少。
　　 有机物在阴极区的电解降解机理为:电解时,水中的H+得到电子,变成H,H原子与电解液中的氧分子快速发生反应,生成强氧化性的HO2和OH,或H直接与硝基苯反应生成C6H5NO2-Hadduct;生成的OH大部分能与硝基苯发生反应生成C6H5NO2-OHadduct,C6H5NO2-OHadduct又能与O2进一步作用生成C6H5NO2-OHO2,而C6H5NO2-H、C6H5NO2-OH和C6H5NO2-OHO2均十分不稳定,它们都将迅速发生转化。其中C6H5NO2-H有可能进一步生成苯胺、联苯类还原性物质,C6H5NO2-OH和C6H5NO2-OHO2的后续反应则可能生成氧化态的物质。