在工業(yè)污水處理中電Fenton法是一種新型、高效、清潔的電化學(xué)深度氧化技術(shù), 該方法基于原位電生成H₂O₂, 通過添加Fe²⁺來產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑·OH, 可以對(duì)各種有機(jī)污染物進(jìn)行無選擇性攻擊, 使其分解為CO₂和H₂O。由于陰極材料的性能決定了H₂O₂的原位生成, 因此探索綜合性能好的陰極材料成為該領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn), 

在廢水工程中常用的陰極材料包括石墨、氣體擴(kuò)散電極 (GDE) 、碳?xì)?、活性炭纖維、網(wǎng)狀玻璃碳、碳納米管等。其中GDE具有高孔隙度和疏水性, 有利于O₂的傳質(zhì), 為催化氧還原反應(yīng)生成H₂O₂提供了大量的表面活性位點(diǎn), 具有廣闊的發(fā)展前景。有研究表明含有貴金屬的GDE可以增強(qiáng)催化氧還原反應(yīng), 有利于H₂O₂的生成。

載體負(fù)載的貴金屬催化劑, 尤其是Pt和Pd催化劑, 由于其優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性, 是一種有發(fā)展前景的陰極材料。到目前為止, 對(duì)碳載Pd基催化劑制備方法的研究己有很多, 主要仍集中在化學(xué)還原法及其改進(jìn)方法上, 但是這些方法存在需添加化學(xué)試劑、工藝復(fù)雜、存在二次污染的缺陷。生物法合成的Pd/C催化劑具有經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便、低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì), 不僅促進(jìn)了生物合成的發(fā)展, 還可以解決現(xiàn)有催化劑制備的問題, 為電Fenton體系中制備高效催化性能的陰極材料提供了一條綠色合成途徑。

(1) 通過生物法制備的Pd/C催化劑具有大比表面積的連通孔隙和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), Pd主要以金屬狀態(tài)存在, 以無定形態(tài)存在并高度分散在生物炭?jī)?nèi)部連通的孔隙中, 形狀比較規(guī)則, 粒徑為10～15 nm左右。

(2) 通過降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)bio-Pd/C氣體擴(kuò)散體系對(duì)甲基橙的去除效果好于生物炭氣體擴(kuò)散體系, 反應(yīng)30min后甲基橙的去除率達(dá)到99%, TOC去除率達(dá)到53%。

(3) 研究3種不同條件在bio-Pd/C氣體擴(kuò)散體系中對(duì)甲基橙去除率的影響, 結(jié)果表明:增大電流、低pH、增加曝氣均有利于甲基橙的降解。

(4) 反應(yīng)體系對(duì)甲基橙的降解機(jī)理:在bio-Pd/C氣體擴(kuò)散體系中摻雜Pd催化劑可以促進(jìn)H₂O₂的生成, 有利于·OH的產(chǎn)生, 從而加快甲基橙的降解。

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