應(yīng)用案例

實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在污泥電動(dòng)修復(fù)技術(shù)電解裝置中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>

一步法去除、回收城市污泥中的Pb，力求實(shí)現(xiàn)重金屬污染城市污泥無選擇的去除，有選擇的回收。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

電源信號(hào)發(fā)生器，功率放大器，示波器，電動(dòng)攪拌器，磁力攪拌器，恒溫振蕩器、PH控制器、恒溫水浴鍋離心機(jī)、超聲波清洗機(jī)、分析天平、電熱鼓風(fēng)干燥箱等

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

本次實(shí)驗(yàn)中為輸出特定頻率、幅值的方波電源，選用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和功率放大器組合構(gòu)建電源系統(tǒng),功率放大器放大信號(hào)，同時(shí)配備高精度示波器保證輸出電源的準(zhǔn)確性。欲實(shí)現(xiàn)鉛污染污泥的一步法電動(dòng)遷移-捕集-釋放，在制備了具有鉛離子高效識(shí)別性能的自摻雜聚苯胺/碳粉/Nafion混合修飾碳?xì)蛛姌O的基礎(chǔ)上，本次實(shí)驗(yàn)借鑒斯坦福大學(xué)崔屹教授課題組所發(fā)表刊物中原理5%，組裝了適合本實(shí)驗(yàn)裝置的自組裝可替換自摻雜聚苯胺/碳粉Nafion混合修飾碳?xì)蛛姌O，構(gòu)建了新型的污泥電動(dòng)修復(fù)裝置。

實(shí)驗(yàn)過程：

（1）實(shí)驗(yàn)裝置搭建

 

（2）鉛硝酸鹽污染污泥的制備

      配置1000mg/LPb(NO3)2用作污染劑，按污泥:Pb(NO3)2～2:3的比例，取900 mL污染劑加入600g污泥中，混合后用電動(dòng)攪拌器以400 r/mind的速度常溫下攪拌24h，即得到待處理鉛污染污泥。

（3）最佳輸出電源頻率的確定

      調(diào)節(jié)裝置供電系統(tǒng)，確定電源輸出方波幅值為-9V-0V(以陰極為例)，設(shè)置EF-1、EF-2、EF-3、EF-4、EF-5、EF-6六組實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)改變電源輸出方波頻率分別為100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz。觀察陰極重金屬離子沉積情況。

（4）最佳輸出電源幅值的確定

（5）控制電源輸出方波頻率不變，設(shè)置三組平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定溶液中重金屬的總量。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

 

（1）隨設(shè)置電壓梯度的逐漸加大，pH下降的幅度越來越大，也越快達(dá)到最終的電解平衡，但最終pH值相差不大，都在1.9左右。

（2）污泥電解前后重金屬含量的變化

     污泥中Pb、Cu和Zn離子最有可能以二價(jià)的形式存在，除去電荷數(shù)對(duì)遷移順序和速率的影響后，污泥中溶解的各離子濃度便成了競(jìng)爭的決定因素，而由與初始含量的問題，此時(shí)污泥室中的Pb離子的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zn、Cu，這可能是Zn、Cu去除率下降的原因。

（3）陰極回收Pb²⁺量確定

      Pb的回收率最高，污泥室中的Pb去除后，基本全部轉(zhuǎn)移至陰極表面，這歸功于與活性物質(zhì)與Pb之間優(yōu)異的電化學(xué)響應(yīng)，而除Pb之外，銅、和鋅也部分沉積在電極表面，這是由于污泥中原始Zn、Cu對(duì)的含量過高，且活性物質(zhì)本身對(duì)Zn、Cu也表現(xiàn)有吸附性的原因。

（4）電解后的碳?xì)蛛姌O的掃描電鏡(SEM）圖譜分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：驗(yàn)證了一步法電動(dòng)遷移-捕集-釋放城市污泥中重金屬污染物的可行性。

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