本發(fā)明屬于電化學(xué)降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用cuo-ceo2電催化降解苯酚的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，隨之而來的工業(yè)廢水的排放在日益增多，不可避免地對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，且嚴(yán)重危害人類健康。酚類廢水是常見工業(yè)廢水中最重要的一類，也是危害最大、污染范圍最廣的難降解有機(jī)廢水之一，被我國水污染控制列為重點解決的有害廢水之一，主要來源于石油化工廠、煤氣廠、焦化廠、絕緣材料廠等工業(yè)企業(yè)。對于酚類難降解有機(jī)廢水的降解，我國已工業(yè)化投入使用的傳統(tǒng)的降解方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等。但這些傳統(tǒng)的技術(shù)有些只能使污染物轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染；有些適應(yīng)性差，當(dāng)污染物濃度過高或過低時往往無能為力。因此，必須盡快采取切實可行的措施對存在的和潛在的環(huán)境污染和環(huán)境危害因子加以有效的治理。隨著研究的深入，高級電催化氧化技術(shù)應(yīng)運而生，逐漸受到研究者的青睞，已有顯著的進(jìn)展。

電化學(xué)氧化技術(shù)原理是利用具有催化性能的金屬或金屬氧化物電極，在通電條件下，在電極表面直接或者間接地產(chǎn)生過氧化氫、羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng)，將其降解為二氧化碳、水和簡單的有機(jī)物，避免二次污染。電催化氧化技術(shù)是一種環(huán)境友好的高級氧化技術(shù)，正在取代傳統(tǒng)方法，成為處理苯酚廢水的一種有效手段。電催化氧化技術(shù)分為陽極氧化和陰極還原兩種方法。陽極氧化是利用陽極發(fā)生氧化反應(yīng)而使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)；而陰極還原是利用陰極發(fā)生氧氣還原反應(yīng)生成具有氧化活性的過氧化氫或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為羥基自由基，對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化處理。目前，對于陽極的研究較為成熟，陰極材料的研究較少。據(jù)文獻(xiàn)報道，使用較多的陰極材料主要是碳材料，但是生成過氧化氫的濃度不高。因此，選擇正確有效的陰極材料，提高氧氣的利用率，增強(qiáng)氧氣的二電子還原反應(yīng)生成過氧化氫至關(guān)重要。

貴金屬催化劑是首選陰極材料，其具有較好的電催化活性，但由于其價格昂貴，使得其在廢水處理領(lǐng)域受到限制。近年來，金屬氧化物材料備受研究者們的關(guān)注。cuo-ceo2是一種高穩(wěn)定性、高活性的一種新型催化劑。由于二氧化鈰較強(qiáng)的氧化還原能力和儲氧釋氧能力，以及二氧化鈰與氧化銅之間較強(qiáng)的相互作用，使得cuo-ceo2復(fù)合催化劑具有較高的催化活性，且該催化劑能夠促進(jìn)氧氣的二電子還原反應(yīng)產(chǎn)生過氧化氫。目前，將cuo-ceo2復(fù)合催化劑作為陰極材料，進(jìn)行電化學(xué)降解苯酚廢水的研究尚未有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用cuo-ceo2電催化氧化降解苯酚的方法，操作簡單、效率高、環(huán)境友好，避免了傳統(tǒng)方法帶來的二次污染。該方法使用cuo-ceo2電極作為陰極，石墨片作為陽極，飽和甘汞電極作為參比電極，構(gòu)成電解池，電化學(xué)降解苯酚。

一種利用cuo-ceo2電催化降解苯酚的方法，cuo-ceo2電極作為陰極、石墨片作為陽極、飽和甘汞電極作為參比電極構(gòu)成三電極體系，苯酚溶液作為電解液，加入電解質(zhì)，通電流，曝氣環(huán)境下，電降解處理苯酚。

進(jìn)一步的，所述的cuo-ceo2電極的制備方法為：1)采取溶膠凝膠法制備催化劑cuo-ceo2：按cu(no3)2·3h2o與ce(no3)3·6h2o摩爾比為(1:10)-(3:1)的比例分別溶于2-10ml去離子水中，超聲攪拌至完全溶解，將二者混合于圓底燒瓶中，置于40-100℃恒溫水浴鍋中攪拌10-30min，然后按硝酸鈰與檸檬酸摩爾比為(1:1)-(1:5)的比例加入檸檬酸，繼續(xù)攪拌加熱至凝膠狀，取出置于60-120℃烘箱干燥8-12h，再在300-800℃馬弗爐中煅燒1-5h，得到催化劑cuo-ceo2；2)將50-100mg催化劑cuo-ceo2與8-15mg炭黑，5-15μl的濃度為10-60wt％的ptfe溶液分散于2-8ml無水乙醇中，然后均勻滴在泡沫鎳上，80-110℃烘干，壓片，置于200-300℃的馬弗爐中煅燒0.5-2h，即制作成cuo-ceo2電極。

進(jìn)一步的，所述苯酚溶液濃度為25-300mg/l，優(yōu)選100mg/l，體積100ml。

進(jìn)一步的，所述電解質(zhì)是濃度為0.01-1mol/l的硫酸鈉溶液，優(yōu)選0.1mol/l，加入體積為10-30ml。

進(jìn)一步的，電流密度為10-60ma/cm²，優(yōu)選40ma/cm²；ph值范圍為1-13，優(yōu)選7。

進(jìn)一步的，所述泡沫鎳的大小為2cm*2cm。

進(jìn)一步的，調(diào)節(jié)ph值使用硫酸或氫氧化鈉。

使用高效液相色譜分析上述方法的苯酚降解率，c18柱，甲醇：水的體積比為3:7，波長為270nm，柱溫25℃，流速為1ml/min，保留時間6min。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：采用了cuo-ceo2催化劑作為陰極電極，采用三電極體系，在曝氣下，通過控制苯酚的初始濃度、電解質(zhì)硫酸鈉的濃度、ph值、電解的電流密度等，利用陰極發(fā)生氧氣還原反應(yīng)生成的過氧化氫，進(jìn)一步實現(xiàn)了對苯酚的有效降解。本發(fā)明中的不需要外加過氧化氫，利用cuo-ceo2催化劑陰極原位產(chǎn)生過氧化氫，避免了過氧化氫的運輸問題，操作簡單、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好，降解效率高，達(dá)91％以上，在廢水處理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。

附圖說明

圖1是實施例1苯酚的初始濃度對苯酚去除率的影響示意圖。

圖2是實施例2電解質(zhì)濃度對苯酚去除率的影響示意圖。

圖3是實施例3ph值對苯酚去除率的影響示意圖。

圖4是實施例4電流密度對苯酚去除率的影響示意圖。

具體實施方式

為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例及對比例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，陰極為自制cuo-ceo2電極，陽極為石墨電極，陰陽兩極電極大小均為2cm*2cm，電極間距2cm，分別取濃度為25，50，100，200和300mg/l苯酚溶液100ml于燒杯中，加入電解質(zhì)0.1mol/l的na2so4溶液20ml，調(diào)溶液成中性，電流密度為40ma/cm²，持續(xù)曝氣，使溶液處于氧氣飽和狀態(tài)，室溫下電降解時間180min，每隔20min取樣，通過高效液相色譜測定苯酚的降解情況。

所述的cuo-ceo2電極的制備方法為：1)采取溶膠凝膠法制備催化劑cuo-ceo2：按cu(no3)2·3h2o與ce(no3)3·6h2o按摩爾比1:1的比例分別溶于5ml去離子水中，超聲攪拌至完全溶解，將二者混合于圓底燒瓶中，置于80℃恒溫水浴鍋中攪拌20min，然后按硝酸鈰與檸檬酸摩爾比為1:3的比例加入檸檬酸，繼續(xù)攪拌加熱至凝膠狀，取出置于100℃烘箱干燥10h，再在500℃馬弗爐中煅燒4h，得到催化劑cuo-ceo2；2)將50mg催化劑cuo-ceo2與10mg炭黑，10μl濃度為10wt％的ptfe溶液分散于4ml無水乙醇中，然后均勻滴在泡沫鎳上，100℃烘干，壓片，置于300℃的馬弗爐中煅燒1h，即制作成cuo-ceo2電極。

實施例2

采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，陰極為實施例1制得的cuo-ceo2電極，陽極為石墨電極，陰陽兩極電極大小均為2cm*2cm，電極間距2cm，分別取100mg/l苯酚溶液100ml于燒杯中，分別加入電解質(zhì)0.01，0.05,0.1，0.5和1mol/l的na2so4溶液20ml體積，調(diào)溶液成中性，電流密度為40ma/cm²，持續(xù)曝氣，使溶液處于氧氣飽和狀態(tài)，室溫下電降解時間180min，每隔20min取樣，通過高效液相色譜測定苯酚的降解情況。

實施例3

采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，陰極為實施例1制得的cuo-ceo2電極，陽極為石墨電極，陰陽兩極電極大小均為2cm*2cm，電極間距2cm，分別取濃度為100mg/l苯酚溶液100ml于燒杯中，加入電解質(zhì)0.1mol/l的na2so4溶液20ml，電流密度為40ma/cm²，用稀硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值分別為1，3，5，7，10和13，持續(xù)曝氣，使溶液處于氧氣飽和環(huán)境下，室溫下電降解時間180min，每隔20min取樣，通過高效液相色譜測定苯酚的降解情況。

實施例4

采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，陰極為實施例1制得的cuo-ceo2電極，陽極為石墨電極，陰陽兩極電極大小均為2cm*2cm，電極間距2cm，分別取濃度為100mg/l苯酚溶液100ml于燒杯中，加入電解質(zhì)0.1mol/l的na2so4溶液20ml，調(diào)溶液成中性，電流密度分別為10，20，30，40，50和60ma/cm²，持續(xù)曝氣，使溶液處于氧氣飽和狀態(tài)，室溫下電降解時間180min，每隔20min取樣，通過高效液相色譜測定苯酚的降解情況。

本發(fā)明披露的利用cuo-ceo2電催化降解苯酚的方法，過程簡便、環(huán)境友好、降解效率較高。本發(fā)明使用電化學(xué)催化氧化技術(shù)降解苯酚，避免了傳統(tǒng)方法中產(chǎn)生的二次污染，因其成本低、操作簡單、環(huán)境友好、快速高效，使得該方法在處理有機(jī)廢水中擁有廣闊的前景。

可以理解的是，以上是為了闡述本發(fā)明的原理和可實施性的示例，本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。