掺镧钛基二氧化锡电极的制备及其性能的研究
The Study on Preparation and Properties of Titanium SnO2 Electrode Doped with La摘 要The Study on Preparation and Properties of Titanium SnO2 Electrode Doped with La摘 要本文采用涂层热解法制备掺镧钛基二氧化锡电极，研究了不同热解温度、不同比例涂层溶液等因素对电极催化性能的影响。通过所制备电极的电化学分析实验得出电极析氧极化曲线、极化曲线、循环伏安曲线。由分析结果可知，当极板热解温度为500℃，涂层溶液比例SnCl4·5H2O：SbCl3：La(NO3)3`nH2O为10：1：0.5时所制备出的电极具有良好的催化活性。本论文利用电催化氧化技术，通过所制备的钛基含镧二氧化锡电极降解磺胺甲恶唑废水和罗丹明B废水。主要研究电解质浓度，电压，极板间距，反应时间，废水初始浓度，pH等因素对其处理效果的影响。实验结果表明： pH为7时两种废水去除率均可达90%左右，其中磺胺甲恶唑废水在初始浓度为200mg/L，电压25V，极板间距调整为1.5cm，电解质浓度600mg/L条件下反应10min后污染物质去除率可达90%左右。罗丹明B废水在初始浓度为100mg/L，电压20V，极板间距调整为1.5cm，电解质浓度600mg/L条件下反应10min后污染物去除率可达95%左右。关键词：掺镧电极；电催化氧化；罗丹明B；磺胺甲恶Key words: Electrode doped with La; Electrochemical catalytic oxidation; Sulfamethoxazole; Rhodamine B 目 录
第一章 绪论 1
1.1 我国水体污染概况 1
1.2 电催化氧化技术简介 1
1.2.1 电催化氧化技术 1
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望 2
1.3 磺胺甲恶唑的概述、危害及处理 3
1.3.1 磺胺甲恶唑概述 3
1.3.2 磺胺甲恶唑的危害与处理 4
1.4 罗丹明B的概述及处理方法 4
1.4.1 罗丹明B概述 4
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.2 电催化氧化技术简介 1
1.2.1 电催化氧化技术 1
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望 2
1.3 磺胺甲恶唑的概述、危害及处理 3
1.3.1 磺胺甲恶唑概述 3
1.3.2 磺胺甲恶唑的危害与处理 4
1.4 罗丹明B的概述及处理方法 4
1.4.1 罗丹明B概述 4
1.4.2 罗丹明B处理方法 5
1.5 本实验课题研究内容及意义 6
1.5.1 研究内容 6
1.5.2 实验意义 6
第二章 实验方法 8
2.1 实验试剂 8
2.2 实验仪器 8
2.3 实验装置图 9
2.4 掺镧二氧化锡电极制备 9
2.4.1 钛板前处理 9
2.4.2 活性层的涂制 9
2.5 电化学分析 10
2.5.1 析氧极化曲线 10
2.5.2 极化曲线 11
2.5.3 循环伏安曲线 11
2.6 磺胺甲恶唑的处理 11
2.6.1 磺胺甲恶唑最大吸收波长的确定 11
2.6.2 磺胺甲恶唑的标准曲线绘制 12
2.7 罗丹明B的处理 12
2.7.1 罗丹明B最大吸收波长的确定 12
2.7.2 罗丹明B标准曲线的绘制 13
2.8 实验影响因素 13
2.8.1 电解质浓度 14
2.8.2 电压 14
2.8.3 反应时间 14
2.8.4 极板间距 15
2.8.5 溶液初始pH值 15
2.8.6 废水初始浓度 15
第三章 结果与讨论 17
3.1 电化学分析 17
3.1.1 析氧极化曲线 17
3.1.2 极化曲线 19
3.1.3 循环伏安曲线 21
3.2 影响因素实验 23
3.2.1 电解质浓度对去除效果的影响 23
3.2.2 电压对去除效果的影响 24
3.2.3 反应时间对去除效果的影响 25
3.2.4 电极板间距对去除效果的影响 26
3.2.5 溶液pH值对去除效果的影响 26
3.2.6 废水初始浓度对去除效果的影响 27
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
第一章 绪论
1.1 我国水体污染概况
我国人口数量众多，同时也是一个水资源极度匮乏的国家。造成这种资源短缺的原因主要有两种，一种是因环境水体原本水资源稀少所造成的资源型缺水，另一种则是因环境污染造成的污染型缺水。近年来，水体污染日益严重，2004年中国水资源公报显示全国水资源使用程度已经达到了70%。由于生活污水、工业废水的处理率低，以及面源污染程度的日益加重，全国众多水域都遭遇了程度不一的污染问题。
随着我国工业化的不断推进，水污染程度也在逐年加深。我国大多数城市的居民生活用水也在一定程度上遭到了污染[1]。种种污染问题纷至沓来，不仅严重制约着国家经济的发展，同时也危害着居民的身体健康，对人们的心理造成严重不良的影响。
引起水体污染的原因主要有以下几个方面：一是城市以及农村居民生活污水的随意排放。由于没有系统的收集处理，使得含有大量洗涤剂、农药等污染物质的污水未经处理直接排放水体，造成了其周边水域的水环境质量日益下降。二是工业及生产方面所产生的废水未处理达标偷排。各种工业基地，化学工厂等污水治理不达标，治理力度不严，其生产废水偷排入附近水体，已引发一系列危害生态环境的问题。
由于污、废水未经处理的过量排放，大量污染物质进入水体，严重超出自然水体所能承受的限度，水体自净能力日益下降，最终造成河水产生恶臭，水生生物死亡，水体富营养化等现象。
随着印染工业的迅速发展，染料废水污染逐渐引起人们的重视，当前已经成为一种十分重要的污染源[2]。除此之外，抗生素类药物因被广泛使用于农副产品的各个方面，如水产养殖、家禽饲养、食品加工等，近几年来已经引起了国内外有关学者的关注[3]。
1.2 电催化氧化技术简介
1.2.1 电催化氧化技术
近几年来，采用电催化氧化方法处理难以降解的有机废水，已经成为高级氧化技术中的一个备受瞩目的研究方向[47]。电催化氧化技术是通过阳极表面的催化作用氧化污水中的污染物质，使得污染物得以去除[8]。所以，在这项技术中，如何选择合适的阳极材料十分关键。经多项研究表明，跟以往所使用的化学氧化方法以及阳极相比，如今，氧化物阳极已逐渐成为电催化氧化法降解废水所常用的热点电极[9]。当阳极采用氧化物的时候，对有机物的去除可以达到很高的去除效率。
有研究指出，如果使用SnO2Ti[10]、PbO2Ti[10]以及掺硼的金刚石薄膜[1113]对难以降解的废水进行处理可得到很好地处理效果。电催化氧化技术中，难降解物质的阳离子最终反应生成二氧化碳和水。所以该技术产物无毒害，处理后产物不会再次产生污染。
近年来，经过许多专家学者的不断探索，电催化氧化技术有了很大的进步与改善。研究表明，在电解时向所电解溶液中加入电解质溶液，比如氯化钠溶液，不仅能够提高导电效果增大电流，还能够生成具有强氧化性的基团利于污染物的处理[14]。
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望
迄今为止，有关电催化氧化技术的研究内容有以下几个方面比较重要：一、影响降解有机物时的因素及其作用原理的讨论。陈卫国[15]等通过自己研究开发的电催化装置处理苯酚等物质，从中发现关于反应过
第一章 绪论 1
1.1 我国水体污染概况 1
1.2 电催化氧化技术简介 1
1.2.1 电催化氧化技术 1
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望 2
1.3 磺胺甲恶唑的概述、危害及处理 3
1.3.1 磺胺甲恶唑概述 3
1.3.2 磺胺甲恶唑的危害与处理 4
1.4 罗丹明B的概述及处理方法 4
1.4.1 罗丹明B概述 4
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.2 电催化氧化技术简介 1
1.2.1 电催化氧化技术 1
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望 2
1.3 磺胺甲恶唑的概述、危害及处理 3
1.3.1 磺胺甲恶唑概述 3
1.3.2 磺胺甲恶唑的危害与处理 4
1.4 罗丹明B的概述及处理方法 4
1.4.1 罗丹明B概述 4
1.4.2 罗丹明B处理方法 5
1.5 本实验课题研究内容及意义 6
1.5.1 研究内容 6
1.5.2 实验意义 6
第二章 实验方法 8
2.1 实验试剂 8
2.2 实验仪器 8
2.3 实验装置图 9
2.4 掺镧二氧化锡电极制备 9
2.4.1 钛板前处理 9
2.4.2 活性层的涂制 9
2.5 电化学分析 10
2.5.1 析氧极化曲线 10
2.5.2 极化曲线 11
2.5.3 循环伏安曲线 11
2.6 磺胺甲恶唑的处理 11
2.6.1 磺胺甲恶唑最大吸收波长的确定 11
2.6.2 磺胺甲恶唑的标准曲线绘制 12
2.7 罗丹明B的处理 12
2.7.1 罗丹明B最大吸收波长的确定 12
2.7.2 罗丹明B标准曲线的绘制 13
2.8 实验影响因素 13
2.8.1 电解质浓度 14
2.8.2 电压 14
2.8.3 反应时间 14
2.8.4 极板间距 15
2.8.5 溶液初始pH值 15
2.8.6 废水初始浓度 15
第三章 结果与讨论 17
3.1 电化学分析 17
3.1.1 析氧极化曲线 17
3.1.2 极化曲线 19
3.1.3 循环伏安曲线 21
3.2 影响因素实验 23
3.2.1 电解质浓度对去除效果的影响 23
3.2.2 电压对去除效果的影响 24
3.2.3 反应时间对去除效果的影响 25
3.2.4 电极板间距对去除效果的影响 26
3.2.5 溶液pH值对去除效果的影响 26
3.2.6 废水初始浓度对去除效果的影响 27
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
第一章 绪论
1.1 我国水体污染概况
我国人口数量众多，同时也是一个水资源极度匮乏的国家。造成这种资源短缺的原因主要有两种，一种是因环境水体原本水资源稀少所造成的资源型缺水，另一种则是因环境污染造成的污染型缺水。近年来，水体污染日益严重，2004年中国水资源公报显示全国水资源使用程度已经达到了70%。由于生活污水、工业废水的处理率低，以及面源污染程度的日益加重，全国众多水域都遭遇了程度不一的污染问题。
随着我国工业化的不断推进，水污染程度也在逐年加深。我国大多数城市的居民生活用水也在一定程度上遭到了污染[1]。种种污染问题纷至沓来，不仅严重制约着国家经济的发展，同时也危害着居民的身体健康，对人们的心理造成严重不良的影响。
引起水体污染的原因主要有以下几个方面：一是城市以及农村居民生活污水的随意排放。由于没有系统的收集处理，使得含有大量洗涤剂、农药等污染物质的污水未经处理直接排放水体，造成了其周边水域的水环境质量日益下降。二是工业及生产方面所产生的废水未处理达标偷排。各种工业基地，化学工厂等污水治理不达标，治理力度不严，其生产废水偷排入附近水体，已引发一系列危害生态环境的问题。
由于污、废水未经处理的过量排放，大量污染物质进入水体，严重超出自然水体所能承受的限度，水体自净能力日益下降，最终造成河水产生恶臭，水生生物死亡，水体富营养化等现象。
随着印染工业的迅速发展，染料废水污染逐渐引起人们的重视，当前已经成为一种十分重要的污染源[2]。除此之外，抗生素类药物因被广泛使用于农副产品的各个方面，如水产养殖、家禽饲养、食品加工等，近几年来已经引起了国内外有关学者的关注[3]。
1.2 电催化氧化技术简介
1.2.1 电催化氧化技术
近几年来，采用电催化氧化方法处理难以降解的有机废水，已经成为高级氧化技术中的一个备受瞩目的研究方向[47]。电催化氧化技术是通过阳极表面的催化作用氧化污水中的污染物质，使得污染物得以去除[8]。所以，在这项技术中，如何选择合适的阳极材料十分关键。经多项研究表明，跟以往所使用的化学氧化方法以及阳极相比，如今，氧化物阳极已逐渐成为电催化氧化法降解废水所常用的热点电极[9]。当阳极采用氧化物的时候，对有机物的去除可以达到很高的去除效率。
有研究指出，如果使用SnO2Ti[10]、PbO2Ti[10]以及掺硼的金刚石薄膜[1113]对难以降解的废水进行处理可得到很好地处理效果。电催化氧化技术中，难降解物质的阳离子最终反应生成二氧化碳和水。所以该技术产物无毒害，处理后产物不会再次产生污染。
近年来，经过许多专家学者的不断探索，电催化氧化技术有了很大的进步与改善。研究表明，在电解时向所电解溶液中加入电解质溶液，比如氯化钠溶液，不仅能够提高导电效果增大电流，还能够生成具有强氧化性的基团利于污染物的处理[14]。
1.2.2 电催化氧化技术研究进展与展望
迄今为止，有关电催化氧化技术的研究内容有以下几个方面比较重要：一、影响降解有机物时的因素及其作用原理的讨论。陈卫国[15]等通过自己研究开发的电催化装置处理苯酚等物质，从中发现关于反应过
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