三维电极体系中有机物降解电流效率及动力学_乔启成

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1、石油学报（石油加工）２０１３年６月ＡＣＴＡＰＥＴＲＯＬＥＩＳＩＮＩＣＡ（ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＳＥＣＴＩＯＮ）第２９卷第３期文章编号：１００１－８７１９（２０１３）０３－０５３２－０７三维电极体系中有机物降解电流效率及动力学乔启成１，２，赵跃民３，王立章１，顾卫兵２，杨春和２（１．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州２２１１１６；２．南通农业职业技术学院环境与资源系，江苏南通２２６００７；３．中国矿业大学化工学院，江苏徐州２２１１１６）摘要：根据三维电极体系中电流特征引入了反应电流与体系电流之比（β），结合物质守恒定律

2、以及法拉第定律建立了反应电流效率表达式，并依此建立了三维电极体系反应动力学模型。分别以ＤＳＤ酸、促进剂Ｍ、聚乙烯聚合引发剂３种典型废水为研究对象，控制电流密度分别为５～１６、２０～６０和８０～３５０Ａ／ｍ２，考察相应的有机物降解效果及电流效率。结果表明，实验数据与理论拟合具有较高的相关性，Ｆ值检验说明动力学模型高度显著。建立的反应电流效率表达式和动力学模型可作为三维电极体系优化设计与控制的依据。关键词：三维电极；动力学模型；电流效率；电化学氧化中图分类号：Ｘ７０３．１；ＴＱ０３５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０

3、０１－８７１９．２０１３．０３．０２７ＣｕｒｒｅｎｔＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄＫｉｎｅｔｉｃＭｏｄｅｌｆｏｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓｂｙＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｄｅＳｙｓｔｅｍ１，２，ＺＨＡＯＹｕｅｍｉｎ３，ＷＡＮＧＬｉｚｈａｎｇ１，ＧＵＷｅｉｂｉｎｇ２，ＹＡＮＧＣｈｕｎｈｅ２ＱＩＡＯＱｉｃｈｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＳｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，

4、Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅ，ＮａｎｔｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６００７，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｌａｗｓｏｆｉｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｍａｔｔｅｒａｎｄＦａｒａｄｙ，

5、ｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅＦａｒａｄａｉｃｃｕｒｒｅｎｔｔｏｔｈｅｔｏｔａｌｃｅｌｌｃｕｒｒｅｎｔ（β）ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｙｓｔｅｍ（ＴＤＥ）．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｏｘｉｄａｔｉｏｎｓｏｆ４，４－ｄｉａｍｉｎｏｓｔｉｌｂｅｎｅ－２，２－ｄｉｓｕｌｆｏｎｉｃ（ＤＳＤ）ａｃｉｄ，２－ｍｅｒｃａｐｔｏｂｅｎｚｏｔ

6、ｈｉａｚｏｌｅ（Ｍ）ａｎｄｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｏｒｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇａ２，２０ｔｏ６０Ａ／ｍ２２，ＴＤＥａｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ５ｔｏ１６Ａ／ｍａｎｄ８０ｔｏ３５０Ａ／ｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｆｏｒｔｈｅｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｔｙｐ

7、ｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｅｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｅｑｕａｔｉｏｎ．ＢｅｉｎｇｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙＦｖａｌｕｅ，ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｈａｄｈｉｇｈｅｒｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｌｅｖｅｌ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎａｇｅｏｆＴＤＥ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏ

8、ｄｅｓ；ｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌ；ｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｏｘｉｄａｔｉｏｎ三维电极具有耐腐蚀、复用率高、性能稳定、再生简单、催化性能高等优点，尤其是反应过程中收稿日期：２０１２－０５－２０基