Aigtek功率放大器在Pb污染城市污泥電動遷移-捕集-釋放的性能研究中的應用

aigtek

實驗名稱：功率放大器在污泥電動修復技術(shù)電解裝置中的應用

實驗目的：

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

實驗設(shè)備：

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

實驗內(nèi)容：

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

實驗過程：

（1）實驗裝置搭建

（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b(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-6六組實驗，對應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)置三組平行實驗，測定溶液中重金屬的總量。

實驗結(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的形式存在，除去電荷數(shù)對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爭的決定因素，而由與初始含量的問題，此時污泥室中的Pb離子的含量遠遠大于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)異的電化學響應，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對的含量過高，且活性物質(zhì)本身對Zn、Cu也表現(xiàn)有吸附性的原因。

（4）也解后的碳氈電極的掃描電鏡(SEM）圖譜分析

實驗結(jié)論：驗證了一步法電動遷移-捕集-釋放城市污泥中重金屬污染物的可行性。