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日处理20吨污水处理设备报价

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电极制备　　实验所用钛板(面积5 cm×5 cm，厚1 mm，附有1 cm×3 cm接线柱)分别用60目、200目的砂纸打磨至表面光滑发亮，以去除基体表面的氧化膜.用去离子水清洗数次后，将其在质量分数5%的热NaOH溶液中浸泡1 h，以清除其表面油污.用去离子水冲洗后，将其在质量分数3%的煮沸的草酸溶液中蚀刻2 h，用去离子水洗净后保存在2%的草酸溶液中以备使用.经过预处理的钛板可直接作为电化学实验中的阴极板使用.　　Ti4O7粉末的制备是在氢气高温管式炉(Qiangrui, GSL-150-1, China)中进行.将TiO2粉末置于管式炉中，检查反应装置气密性，大流量通惰性气体或氢气20 min后，设定升温程序并开始高温还原反应.升温程序为10 ℃·min-1升温至950 ℃，维持4 h，还原气体氢气的流量为200 mL·min-1.　　采用等离子喷涂技术，制得的Ti4O7粉末为原料，用5500型等离子喷涂设备(美国PRAXAIR-TAFA公司)制备Ti/Ti4O7电极.等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法(孙方红等, 2013; 王少鹏等, 2013).具体喷涂参数见表 1.　　2.3 电化学氧化实验方法　　Ti/Ti4O7电极电化学氧化去除水中美托洛尔的试验装置如图 1所示.反应器为长5 cm，高7.5 cm，宽分别为5~25 mm的有机玻璃反应槽.Ti/Ti4O7电极与预处理后的钛板分别作为阳极与阴极与电源的正负极相连.反应器中倒入大约高5 cm的美托洛尔溶液，考察0~40 min以内电流密度(5~25 mA·cm-2)、极板间距(5~25 mm)和初始浓度(3~50 mg·L-1)对美托洛尔电化学降解效果的影响.实验中取的美托洛尔电解液样品需过0.22 μm的水系膜，盛在10 mL的采样管中，放于4 ℃的冰箱中保存.

2.4 分析方法　　利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析极板的表面微观结构.利用电化学工作站，以1 cm×1 cm的Ti/Ti4O7电极为工作电极、Pt丝作为辅助电极、饱和甘汞电极作为参比电极(文中电压为相对饱和甘汞电极的电压值)，分析极板在电解质溶液以及美托洛尔电解液中的线性扫描曲线(LSV)和循环伏安曲线(CV).　　使用总有机碳测定仪(Shimadzu, TOC-L CPH, Japan)分析反应过程中美托洛尔溶液TOC的变化.参照毒性测定的标准方法(GB/T 15441-1995)，使用发光细菌毒性测定仪(HACH, LUMIStox 300, America)分析反应过程中美托洛尔溶液生物毒性的变化.实验中用到的发光细菌为费希尔氏弧菌(Vibrio fischeri)，用室温下溶液对发光细菌的抑制率表示溶液的生物毒性.在众多典型难降解有机污染物中，药物类有机物由于在水体中检出频率高、生态毒性强而受到了广泛关注(Brinzila et al., 2012; He et al., 2015; Lin et al., 2013; Wang et al., 2016; Zhong et al., 2013).美托洛尔(metoprolol，C15H25NO3)是一种广泛用在人类高血压、冠心病、心力衰竭等心血管疾病治疗方面的药物(Filipe et al., 2017; Romero et al., 2015).但由于美托洛尔难以被人和动物体完全分解，大部分未分解的美托洛尔被排入水环境中(Abramovic et al., 2011).近年来，美托洛尔在天然水体中被频繁检测到(Filipe et al., 2017).生物毒性试验显示，美托洛尔对水中许多鱼类、脊椎动物和无脊椎动物都具有毒性(Filipe et al., 2017)，如果其继续未被转化为无害物质就大量排入水环境中，将造成严重的水体污染与破坏.因此，进行水体中美托洛尔去除研究具有重要意义.　　电化学氧化技术去除水中美托洛尔的研究较少.Radjenovic等用钌铱氧化物电极和锡锑电极去除水中的美托洛尔取得了较好效果(Radjenovic et al., 2011).目前还没有Ti4O7电极电化学氧化去除水中美托洛尔的研究.籍此，本研究制备Ti/Ti4O7电化学阳极，通过微观结构和电化学参数表征，研究其表面结构和电化学性能;开展Ti/Ti4O7电极去除水中美托洛尔的试验，考察电流密度、极板间距、初始浓度等参数对美托洛尔电化学降解动力学的影响;分析zui优参数条件下，Ti/Ti4O7电极电化学降解美托洛尔时溶液总有机碳(TOC)和毒性的变化;鉴别美托洛尔电化学氧化过程中产生的中间产物，并通过有机物定量构效关系(QSAR)计算这些中间产物的毒性，从而为Ti4O7电极电化学氧化去除水体中美托洛尔的实际应用提供参考.　　2 材料与方法(Materials and methods)2.1 实验材料　　锐钛矿型TiO2粉末(99.9%，粒径32 nm)购于美国Alfa Aesar公司，实验用钛板购于北京恒力钛工贸有限公司.氢气为高纯氢气，购于北京市北温气体制造厂.　　美托洛尔(C15H25NO3，分析纯，99%)由Sigma-Aldrich化学药品公司提供.色谱纯的甲醇溶液、磷酸和甲酸试剂由迪马科技公司提供.其他试剂均为分析纯，由北京化学试剂公司提供.实验所需溶液用高纯水配制.电化学高级氧化技术(Electrochemical advanced oxidation processes, EAOPs)具有对有机物去除效率高、对环境无二次污染、操作简单等优点，是水处理领域zui有应用前景的处理技术之一(Duan et al., 2015; Cabeza et al., 2007).目前的研究显示，电化学氧化技术已经广泛应用于处理焦化废水(Guo et al., 2011; Zhu et al., 2009)、垃圾填埋渗滤液(Cabeza et al., 2007; He et al., 2013; Urtiaga et al., 2009)、市政污水(Chang et al., 2009)、制革废水(Boopathy and Sekaran, 2013)、染料废水(Juang et al., 2013)、含油废水(Souza et al., 2013; Yan et al., 2011)等，处理效果较好.近年来，电化学氧化技术处理水中典型难降解有机污染物的研究也越来越多，其中，研究较多的难降解有机物主要有药物(Brinzila et al., 2012; He et al., 2015; Lin et al., 2013; Wang et al., 2016; Zhong et al., 2013)、染料(El-Ghenymy et al., 2015; Thiam et al., 2015)、除草剂(Souza et al., 2015)等.电化学氧化降解有机物的机理主要是电化学阳极氧化，有机物降解效率与电化学阳极材料有关(Zaky and Chaplin, 2013).目前，在去除水中难降解有机物方面，应用较多、效果较好的电化学阳极主要有硼掺杂金刚石电极(BDD)(Brinzila et al., 2012; Thiam et al., 2015; Souza et al., 2015)、钌铱氧化物电极(Zhang et al., 2009; Wu et al., 2012)、锡锑氧化物电极(Lin et al., 2013; Wang et al., 2016; Zhong et al., 2013)、二氧化铅电极(He et al., 2015)等.然而，这些电极也存在着一些不足.比如，BDD电极价格昂贵，不适合大规模应用;钌铱氧化物电极制备成本相对较低，但其属于“活性”阳极，不能使复杂有机物发生明显矿化，有可能在降解难降解有机物的过程中产生毒性更强的降解中间产物;锡锑氧化物电极和二氧化铅电极对有机物矿化效果较好，但锡锑氧化物电极使用寿命相对较短、二氧化铅电极可能会造成铅污染.所以，继续研究和开发具有优良活性的电化学阳极依然具有重要意义.

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