Page 166 - 《精细化工》2022年第4期

·802· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

量浓度为 20 mg/L 时，60 min 时 TCH 的降解效率最 密度决定其生成速率。当溶液中的氧充足时，电流
–
大，为 59.27%。 密度增加能有效促进 2e 转移，增加 H 2 O 2 的生成量，
–
促进•OH 和•O 2 产生 [19] ；同时溶液传质阻力降低，
TCH 分子运动速度加快，最终 TCH 的降解效率增
加 [21] 。但是，当电流密度过大时，会发生 O 2 在阴极
还原生成水、析氢等副反应，使 H 2 O 2 生成量降低和
–
在阳极表面分解，降低•OH 和•O 2 的含量 [22] 。所以，
2
最优电流密度为 30 mA/cm 。如图 5c 所示，当溶液
初始 pH 从 3.0 升高到 5.0 时，60 min 时 TCH 的降
解效率增加了 30.17%；随着 pH 继续升高，降解效
率逐渐减小。这是由于溶液过酸、过碱都会影响
H 2 O 2 的产生。根据电极氧化工艺原理可知：当溶液
呈现弱酸时，会促进 H 2 O 2 的产生，进而增加•OH 和
–
•O 2 的数量；但 pH 过小时，产生 HO 2 •的反应受到抑
–
制，与 H 2 O 2 反应产生•OH 和•O 2 的 HO 2 •数量减小，
进而导致 TCH 的降解效率下降；当溶液 pH 高时，
产生 H 2 O 2 的反应受到抑制，H 2 O 2 的产量减少，使
–
能降解 TCH 的•OH 和•O 2 数量减少，降解效率下降 [23] 。
最优的 pH 溶液初始 pH 为 5.0。由图 5d 可知，极板间
距为 10 mm 时，TCH 降解效率最大。这是由于间距
减小，电极间电阻减小，有效电流密度增大，溶液
的传质阻力减小，TCH 分子向极板扩散距离变短，
运动速度加快，降解效果增强 [23] 。但间距过小，不
仅会使极板间出现对电流效应，造成极板间温度升
高，还会出现短路现象，缩减电极的寿命，不利于
电极的循环使用。相反，间距过大，有效电流密度减
小，溶液传质阻力增加，同时 TCH 和中间产物沉积在
极板表面，使极板的反应位点减少，最终降低降解效
果 [24-25] 。此外，过大的间距还会增加能耗。因此，
最优的电极板间距为 10 mm。
综上，TCH 降解的最优条件为：TCH 初始质量
2
浓度为 20 mg/L，电流密度为 30 mA/cm ，极板距离
为 10 mm，溶液初始 pH 为 5.0。在此条件下反应 60
min 后，TCH 的降解效率为 59.27%
2.4 电极板催化性能研究
为了进一步研究 MnO x /NG 电极对 TCH 的电催
化氧化性能，在上述最佳条件下，以 RuO 2 -IrO 2 /Ti
作阳极，对钛网、RuO 2 -IrO 2 /Ti 电极、NG 电极和

MnO x /NG 电极作阴极对 TCH 的降解效果进行了对

a—不同 TCH 初始质量浓度；b—不同电流密度； c—不同溶液 比，结果见图 6a。由图 6a 可知，随着反应的进行，
初始 pH；d—不同极板距离 4 种极板的 TCH 降解效率都不断增大，但是钛网电
图 5 MnO x /NG 电极对 TCH 的降解效能 极在 30 min 后才开始反应；MnO x /NG 电极的降解
Fig. 5 Degradation efficiency of TCH by MnO x /NG electrode
效率总是高于其余 3 种极板。在电化学降解 60 min
2
由图 5b 可知，当电流密度<30 mA/cm 时，TCH 降 后， MnO x /NG 电 极的降 解效 率比 NG 电极、
解效率随电流密度的增大而增大；电流密度>30 mA/cm 2 RuO 2 -IrO 2 /Ti 电极和钛 电极分别高 出 18.70% 、
时，TCH 降解效率随电流密度的增大而减小。TCH 44.74%和 44.78%。为了研究 MnO x /NG 电极对 TCH
–
降解主要依靠•OH、•O 2 、H 2 O 2 等活性物质，而电流 的降解效果，探讨了时间对 TCH 的降解效果的影