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

背景技術：

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)境造成的嚴重污染，且嚴重危害人類健康。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、化學法和生物法等。但這些傳統(tǒng)的技術有些只能使污染物轉移，產(chǎn)生嚴重的二次污染；有些適應性差，當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應運而生，逐漸受到研究者的青睞，已有顯著的進展。

電化學氧化技術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、羥基自由基等強氧化性物質，直接與廢水中的有機污染物反應，將其降解為二氧化碳、水和簡單的有機物，避免二次污染。電催化氧化技術是一種環(huán)境友好的高級氧化技術，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)生氧化反應而使有機污染物轉化為無害的物質；而陰極還原是利用陰極發(fā)生氧氣還原反應生成具有氧化活性的過氧化氫或進一步轉化為羥基自由基，對有機污染物進行氧化處理。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，增強氧氣的二電子還原反應生成過氧化氫至關重要。

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域受到限制。近年來，金屬氧化物材料備受研究者們的關注。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的相互作用，使得cuo-ceo2復合催化劑具有較高的催化活性，且該催化劑能夠促進氧氣的二電子還原反應產(chǎn)生過氧化氫。目前，將cuo-ceo2復合催化劑作為陰極材料，進行電化學降解苯酚廢水的研究尚未有報道。

技術實現(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，構成電解池，電化學降解苯酚。

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成三電極體系，苯酚溶液作為電解液，加入電解質，通電流，曝氣環(huán)境下，電降解處理苯酚。

進一步的，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。

進一步的，所述苯酚溶液濃度為25-300mg/l，優(yōu)選100mg/l，體積100ml。

進一步的，所述電解質是濃度為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。

進一步的，所述泡沫鎳的大小為2cm*2cm。

進一步的，調節(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)生氧氣還原反應生成的過氧化氫，進一步實現(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、反應條件溫和、環(huán)境友好，降解效率高，達91％以上，在廢水處理領域具有良好的發(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0.1mol/l的na2so4溶液20ml，調溶液成中性，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0.01，0.05,0.1，0.5和1mol/l的na2so4溶液20ml體積，調溶液成中性，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0.1mol/l的na2so4溶液20ml，調溶液成中性，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)明使用電化學催化氧化技術降解苯酚，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。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。