在工业污水处理中电Fenton法是一种新型、高效、清洁的电化学深度氧化技术, 该方法基于原位电生成H2O2, 通过添加Fe2+来产生强氧化剂·OH, 可以对各种有机污染物进行无选择性攻击, 使其分解为CO2和H2O。由于阴极材料的性能决定了H2O2的原位生成, 因此探索综合性能好的阴极材料成为该领域的一大研究热点,
在废水工程中常用的阴极材料包括石墨、气体扩散电极 (GDE) 、碳毡、活性炭纤维、网状玻璃碳、碳纳米管等。其中GDE具有高孔隙度和疏水性, 有利于O2的传质, 为催化氧还原反应生成H2O2提供了大量的表面活性位点, 具有广阔的发展前景。有研究表明含有贵金属的GDE可以增强催化氧还原反应, 有利于H2O2的生成。
载体负载的贵金属催化剂, 尤其是Pt和Pd催化剂, 由于其优异的活性和稳定性, 是一种有发展前景的阴极材料。到目前为止, 对碳载Pd基催化剂制备方法的研究己有很多, 主要仍集中在化学还原法及其改进方法上, 但是这些方法存在需添加化学试剂、工艺复杂、存在二次污染的缺陷。生物法合成的Pd/C催化剂具有经济简便、低碳环保的优势, 不仅促进了生物合成的发展, 还可以解决现有催化剂制备的问题, 为电Fenton体系中制备高效催化性能的阴极材料提供了一条绿色合成途径。
(1) 通过生物法制备的Pd/C催化剂具有大比表面积的连通孔隙和复杂网络结构, Pd主要以金属状态存在, 以无定形态存在并高度分散在生物炭内部连通的孔隙中, 形状比较规则, 粒径为10～15 nm左右。
(2) 通过降解实验发现bio-Pd/C气体扩散体系对甲基橙的去除效果好于生物炭气体扩散体系, 反应30min后甲基橙的去除率达到99%, TOC去除率达到53%。
(3) 研究3种不同条件在bio-Pd/C气体扩散体系中对甲基橙去除率的影响, 结果表明:增大电流、低pH、增加曝气均有利于甲基橙的降解。
(4) 反应体系对甲基橙的降解机理:在bio-Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2O2的生成, 有利于·OH的产生, 从而加快甲基橙的降解。
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