(2)不同操作参数对染料去除的影响


①电流密度的影响


本实验以罗丹明B为目标污染物，初始pH值为7，氯化钠浓度为2g/L，分别考察了电流密度为10mA/cm2、20mA/cm2、30mA/cm2、40mA/cm2、50mA/cm2时BDD电极对罗丹明B的去除效果。如图2所示，去除效率与电流密度呈正比例关系，说明电流密度越高去除效率越好。当反应时间达到90s时，各电流密度均能实现对污染物100%的去除。这主要由于电流密度越高，单位时间内传输的电子就越多，因而会有更多的自由基产生，所以反应效率越快。但高电流密度就意味着高能耗，因而电流密度不易过高，结合去除效果看，10mA/cm2应是最适宜的电流密度。

图2电流密度对罗丹明B去除的影响


②pH值的影响


本实验以罗丹明B为目标污染物，电流密度为10mA/cm2，氯化钠浓度为2g/L，分别考察了在pH值为3、5、7、9和11时BDD电极对罗丹明B的去除效果。如图3所示，去除效率与pH值成反比，pH值越低去除效果越好，可见对污染物的去除呈酸性溶液＞中性溶液＞碱性溶液的特征。这主要有以下两方面原因，一方面酸性溶液更有利于Cl·和·OH的生成；另一方面，pH值过高还会降低电极的析氧电位，使析氧副反应更容易发生，从而影响污染物的去除。然而，溶液的酸性越强则对电极的寿命影响越大，因此pH值也不易过低。综合考虑，最适宜的pH值为5。

图3 pH值对罗丹明B去除的影响


③氯化钠浓度的影响


本实验以罗丹明B为目标污染物，电流密度为10mA/cm2，pH值为7，分别考察了氯化钠浓度为1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L和3g/L时BDD电极对罗丹明B的去除效果。如图4所示，去除效率先与氯化钠的浓度呈正比，但氯化钠浓度高于2g/L时，污染物的去除效率反而与氯化钠的浓度呈反比。以时间为90s为例，以上述氯化钠浓度为顺序，污染物的去除效率分别为55.24%±2.11%、73.69%±1.16%、99.58%±1.42%、96.80%±1.69%和85.30%±0.97%。适当的氯化钠浓度可以提高系统的电导率，加快电子传输，但浓度过高时，大量的氯离子会积累在电极表面，阻碍污染物与自由基的接触，从而抑制了污染物的去除。综合考虑，最适宜的氯化钠浓度为2g/L。

图4氯化钠浓度对罗丹明B去除的影响


(3)不同自由基对污染物降解的贡献


为探究Cl·和·OH对污染物降解的贡献，本实验分别以乙酸钾和硝基苯为Cl·和·OH的猝灭剂，考察其对罗丹明B的降解作用，实验条件为确定的最佳条件。加入乙酸钾后，开始阶段污染物的去除被抑制，但最终仍能达到93.15%±2.17%，鉴于乙酸钾对Cl·很强的淬灭作用，说明Cl·并不是主要的自由基。与此同时，加入硝基苯后，污染物的去除被明显的抑制了，到反应最后去除率也只有39.29%±1.82%，鉴于硝基苯对·OH很强的淬灭作用，这说明·OH是降解污染物的主自由基，对去除的贡献最大。


(4)对比实验


为进一步探究本体系对染料去除的效率，图5所示为本研究在最佳条件下和其他相关技术的对比，分别选取了过硫酸盐催化和光催化为对比对象，溶液同为20mg/L的罗丹明B。如图所示，本研究对去除罗丹明B时的反应速率常数为2.964min-1，高于光催化和过硫酸盐催化的0.674min-1和0.318min-1，这说明电化学氧化在以氯化钠为电解质时对染料去除有较强的优势。

图5与其他催化技术的对比实验


4.结论


通过上述实验证实，在同样以氯化钠为电解质的条件下，除氨基黑近乎相同外，BDD电极对其他几种染料去除效果均高于钌铱电极。以罗丹明B为例，BDD电极的最佳反应条件是电流密度为10mA/cm2，pH值为5以及氯化钠浓度为2g/L。此外，自由基淬灭实验显示，·OH为降解罗丹明B的主自由基。对比实验显示，电化学氧化技术在以氯化钠为电解质时去除效率高于光催化技术和过硫酸盐催化技术。