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负载型三维粒子电极降解甲基橙模拟废水研究
一、引言
随着工业的发展，废水的治理和处理愈加重要。其中一种能够有效处理废水的方法是利用电化学降解技术。电化学降解技术是一种通过电极反应来将有机物分解成无害物质的方法。在过去的几十年中，许多研究人员通过研究电解质的性质和电极材料的设计开发出了各种高效的电极。其中，三维电极具有比平面电极更大的表面积和更好的质量传递性能，因此在电化学降解中具有极大的潜力。
本文旨在评估一种负载型三维粒子电极在甲基橙模拟废水降解过程中的效率，并探讨相应的机理和参数。
二、实验方法
2.1实验材料
本次实验选取的化学品和试剂依次为：甲基橙（AR级），蒸馏水，硫酸铜，纳米颗粒（ZnO），硫酸，氢氧化钠。
2.2实验装置
实验使用的电化学反应器如图1所示。其中包括玻璃反应器，负载型三维粒子电极以及参比电极。
2.3实验步骤
1）制备甲基橙溶液，将甲基橙溶解在蒸馏水中，水的质量分数为0.001%.
2）制备ZnO颗粒，将ZnO颗粒分散于蒸馏水中，使其浓度为1g/L。
3）在玻璃反应器中先加入0.1M的硫酸铜溶液，然后加入制备好的ZnO溶液，缓慢搅拌2h。
4）将负载型三维粒子电极和参比电极插入反应器中。
5）通过外接电源对电极进行加电，电压为5V，电流密度为10mA/cm2。
6）每20min取一次反应溶液，对其进行紫外-可见光谱法（UV-vis）的分析。
图1电化学反应器示意图
三、结果和分析
实验结果如图2所示。可以看出，随着反应时间的增加，甲基橙的吸收峰随之变化。在反应前，甲基橙的吸收峰位于461nm处；在反应20min时，吸收峰已经发生了明显的位移，较原来的峰值左移了20nm左右；而在反应60min时，吸收峰几乎消失了。
图2甲基橙吸光度随时间的变化
这些结果表明，负载型三维粒子电极可以有效地降解甲基橙。由于粒子电极的三维结构可以提供更大的表面积和更好的质量传递性能，因此其带来了更高的反应效率。
四、结论
本文评估了一种负载型三维粒子电极在甲基橙模拟废水降解过程中的效率。实验表明，该电极可以有效减少污染物浓度，并且其降解效率随着时间的推移而增加。尽管需要进一步的研究来确定最佳反应条件和机理，但结果表明这种负载型三维粒子电极应该在电化学降解中具有广泛的应用潜力。