(2)不同操作參數(shù)對(duì)染料去除的影響

①電流密度的影響

本實(shí)驗(yàn)以羅丹明B為目標(biāo)污染物，初始pH值為7，氯化鈉濃度為2g/L，分別考察了電流密度為10mA/cm2、20mA/cm2、30mA/cm2、40mA/cm2、50mA/cm2時(shí)BDD電極對(duì)羅丹明B的去除效果。如圖2所示，去除效率與電流密度呈正比例關(guān)系，說(shuō)明電流密度越高去除效率越好。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到90s時(shí)，各電流密度均能實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物100%的去除。這主要由于電流密度越高，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)碾娮泳驮蕉?，因而?huì)有更多的自由基產(chǎn)生，所以反應(yīng)效率越快。但高電流密度就意味著高能耗，因而電流密度不易過(guò)高，結(jié)合去除效果看，10mA/cm2應(yīng)是最適宜的電流密度。

圖2電流密度對(duì)羅丹明B去除的影響

②pH值的影響

本實(shí)驗(yàn)以羅丹明B為目標(biāo)污染物，電流密度為10mA/cm2，氯化鈉濃度為2g/L，分別考察了在pH值為3、5、7、9和11時(shí)BDD電極對(duì)羅丹明B的去除效果。如圖3所示，去除效率與pH值成反比，pH值越低去除效果越好，可見對(duì)污染物的去除呈酸性溶液＞中性溶液＞堿性溶液的特征。這主要有以下兩方面原因，一方面酸性溶液更有利于Cl·和·OH的生成；另一方面，pH值過(guò)高還會(huì)降低電極的析氧電位，使析氧副反應(yīng)更容易發(fā)生，從而影響污染物的去除。然而，溶液的酸性越強(qiáng)則對(duì)電極的壽命影響越大，因此pH值也不易過(guò)低。綜合考慮，最適宜的pH值為5。

圖3 pH值對(duì)羅丹明B去除的影響

③氯化鈉濃度的影響

本實(shí)驗(yàn)以羅丹明B為目標(biāo)污染物，電流密度為10mA/cm2，pH值為7，分別考察了氯化鈉濃度為1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L和3g/L時(shí)BDD電極對(duì)羅丹明B的去除效果。如圖4所示，去除效率先與氯化鈉的濃度呈正比，但氯化鈉濃度高于2g/L時(shí)，污染物的去除效率反而與氯化鈉的濃度呈反比。以時(shí)間為90s為例，以上述氯化鈉濃度為順序，污染物的去除效率分別為55.24%±2.11%、73.69%±1.16%、99.58%±1.42%、96.80%±1.69%和85.30%±0.97%。適當(dāng)?shù)穆然c濃度可以提高系統(tǒng)的電導(dǎo)率，加快電子傳輸，但濃度過(guò)高時(shí)，大量的氯離子會(huì)積累在電極表面，阻礙污染物與自由基的接觸，從而抑制了污染物的去除。綜合考慮，最適宜的氯化鈉濃度為2g/L。

圖4氯化鈉濃度對(duì)羅丹明B去除的影響

(3)不同自由基對(duì)污染物降解的貢獻(xiàn)

為探究Cl·和·OH對(duì)污染物降解的貢獻(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)分別以乙酸鉀和硝基苯為Cl·和·OH的猝滅劑，考察其對(duì)羅丹明B的降解作用，實(shí)驗(yàn)條件為確定的最佳條件。加入乙酸鉀后，開始階段污染物的去除被抑制，但最終仍能達(dá)到93.15%±2.17%，鑒于乙酸鉀對(duì)Cl·很強(qiáng)的淬滅作用，說(shuō)明Cl·并不是主要的自由基。與此同時(shí)，加入硝基苯后，污染物的去除被明顯的抑制了，到反應(yīng)最后去除率也只有39.29%±1.82%，鑒于硝基苯對(duì)·OH很強(qiáng)的淬滅作用，這說(shuō)明·OH是降解污染物的主自由基，對(duì)去除的貢獻(xiàn)最大。

(4)對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步探究本體系對(duì)染料去除的效率，圖5所示為本研究在最佳條件下和其他相關(guān)技術(shù)的對(duì)比，分別選取了過(guò)硫酸鹽催化和光催化為對(duì)比對(duì)象，溶液同為20mg/L的羅丹明B。如圖所示，本研究對(duì)去除羅丹明B時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為2.964min-1，高于光催化和過(guò)硫酸鹽催化的0.674min-1和0.318min-1，這說(shuō)明電化學(xué)氧化在以氯化鈉為電解質(zhì)時(shí)對(duì)染料去除有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

圖5與其他催化技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

4.結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在同樣以氯化鈉為電解質(zhì)的條件下，除氨基黑近乎相同外，BDD電極對(duì)其他幾種染料去除效果均高于釕銥電極。以羅丹明B為例，BDD電極的最佳反應(yīng)條件是電流密度為10mA/cm2，pH值為5以及氯化鈉濃度為2g/L。此外，自由基淬滅實(shí)驗(yàn)顯示，·OH為降解羅丹明B的主自由基。對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，電化學(xué)氧化技術(shù)在以氯化鈉為電解質(zhì)時(shí)去除效率高于光催化技術(shù)和過(guò)硫酸鹽催化技術(shù)。