以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉過程研究.pdf

1、高鐵酸鹽是一種集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝為一體的、無毒副作用的高效多功能水處理化學(xué)藥劑，而且在水處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和開發(fā)前景，是一種環(huán)境友好的多功能“綠色化學(xué)”試劑。本文以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉，探討了電解條件和超聲作用對電解制備高鐵酸鈉過程的影響。 主要開展工作如下： 1．電解條件對高鐵酸鈉表觀生成速率的影響以鑄鐵陽極電化學(xué)氧化制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度以及電

2、解液對高鐵酸鈉表觀生成速率的影響。實驗結(jié)果表明： (1)在實驗條件下，電解初期的高鐵酸鈉表觀生成速率較大，而隨著電解時間的延長，高鐵酸鈉表觀生成速率逐漸減小。如，體系溫度為40℃，操作電流密度為50mA·cm<'-2>之時，在14 mol/LNaOH溶液濃度中電解制備高鐵酸鈉，電解15分鐘時高鐵酸鈉的表觀生成速率為8.91 mmol·L<'-1>·h<'-1>，而電解時間為75分鐘時，高鐵酸鈉的表觀生成速率為3.15 mmol·

3、L<'-1>·h<'-1>，比15分鐘下降了64.6％。 (2)在相同電解時間下，高鐵酸鈉的表觀生成速率均隨著NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度的增大而增大。如，電解時間都在30分鐘時，在體系溫度為40℃、操作電流密度為50mA·cm<'-2>時，電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率在12mol/L、14 mol/L、16 mol/LNaOH溶液中分別為5.80 mmol·L<'-1>·h<'-1>、7.13mmol·L<'-1

4、>·h<'-1>、7.80 mmol·L<'-1>·h<'-1>；而在體系溫度為40℃、電解液為14 mol/LNaOH時，電流密度為50 mA·cm<'-2>、100 mA·cm<'-2>、150 mA·cm<'-2>下的高鐵酸鈉表觀生成速率分別為7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>、12.33 mmol·L<'-1>·h<'-1>和16.02 mmol·L<'-1>·h<'-1>；在操作電流密度為50mA·cm<'-2>、

5、電解液為14 mol/LNaOH時，體系溫度在30℃、40℃和50℃下高鐵酸鈉的表觀生成速率分別為4.73 mmol·L<'-1>·h<'-1>、7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>、9.34mmol·L<'-1>·h<'-1>。 (3)以NaOH溶液為電解液電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率要高于以KOH。為電解液制備的表觀生成速率。如，在相同電解條件下，電解時間為30分鐘時，以NaOH溶液為電解液電解制備高鐵酸鈉的表觀生成速率

6、為7.13 mmol·L<'-1>·h<'-1>，而以KOH為電解液制備的表觀生成速率為2.42 mmol·L<'-1>·h<'-1>，比以NaOH溶液為電解液下降了66.1％。 2．電解條件對電解法制備高鐵酸鈉過程瞬時電流效率的影響以鑄鐵為陽極電解制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了NaOH溶液濃度、操作電流密度、體系溫度和電解液對電解制備高鐵酸鈉過程的瞬時電流效率的影響。研究結(jié)果表明： (1)在實驗條件下，電解制備高鐵酸鈉

7、過程的瞬時電流效率均隨著電解時間的延長而下降。 (2)在相同電解時間下，隨著NaOH溶液濃度、體系溫度的增大，電解制備高鐵酸鈉過程的瞬時電流效率也逐漸增大，但隨著操作電流密度的增大而下降。 (3)以NaOH溶液為電解液制備高鐵酸鈉過程的瞬時電流效率要高于以KOH為電解液制備過程的瞬時電流效率。 3．超聲對電解制備高鐵酸鈉過程的影響采用整體恒流電解法，以鑄鐵陽極電解制備高鐵酸鈉為研究體系，探討了超聲對電解制備高鐵酸

8、鈉過程的影響。研究結(jié)果表明： (1)在不同NaOH溶液濃度、操作電流密度和體系溫度中，有超聲作用時高鐵酸鈉單位體積的累計生成量和電解過程的瞬時電流效率均高于靜止條件時單位體積的累計生成量和瞬時電流效率。 (2)超聲對電極表面形貌產(chǎn)生影響。由于超聲空化效應(yīng)及其相關(guān)效應(yīng)強化了傳遞過程，反應(yīng)產(chǎn)物被及時傳遞到溶液中；另一方面，超聲的空化效應(yīng)及空化泡破裂瞬間產(chǎn)生的微射流對電極表面有凹蝕作用，電極表面被及時更新，增大電極表面的真實表