摘要
随着农药使用量的增长和农药生产业的迅速发展，农药生产废水对水生态系统和人类健康造成了严重危害。电化学高级氧化技术因其适用范围广、效率高、操作简单和环境友好等特点，在农药废水处理方面具有独特的优势。发展高效、节能、成本低和使用寿命长的电极材料是电催化降解农药废水的核心问题。 本论文以钛片为基底，采用一步电沉积法制备了几种稀土元素改性的钛基二氧化铅电极并用于吡虫啉、阿特拉津和β-萘氧乙酸等农药废水的电催化降解。主要研究内容如下： （1）采用电沉积法制备了析氧电位高、电荷转移阻抗低、加速寿命长且电催化活性好的Ti/PbO2-Tb电极并用于高效电催化处理吡虫啉农药废水。在电流密度8mA cm-2、pH9、温度30℃和NaCl浓度7.0 g L-1条件下降解2.5 h，吡虫啉农药废水的降解率和COD去除率分别达到 76.07%和70.05%。研究了吡虫啉农药废水降解过程的动力学行为和能量消耗。在优化条件下测试了电极的可循环利用性，并通过自由基捕获实验确定了电催化降解吡虫啉农药废水的主要活性物质为羟基自由基。利用LC-MS分析了吡虫啉降解的中间产物，提出了吡虫啉废水可能的降解机理。该研究为Ti/PbO2-Tb电极高效电催化降解吡虫啉农药废水提供了一种可行的策略。 （2）采用电沉积法制备了尺寸稳定的Ti/PbO2-Co-Sm电极并用于高效电催化降解阿特拉津农药废水。对比Ti/PbO2、Ti/PbO2-Co和Ti/PbO2-Sm电极，Ti/PbO2-Co-Sm电极表现出较高的析氧电位、较低的电荷转移阻抗、较长的加速寿命和较好的电催化活性。在温度35℃、pH5、电流密度20mA cm-2和Na2SO4浓度8.0 g L-1条件下，阿特拉津农药废水的降解率和 COD 去除率分别为 92.55%和 84.47%。此外，在该条件下Ti/PbO2-Co-Sm电极表现出良好的可循环利用性。通过自由基捕获实验确定了降解阿特拉津农药废水的主要活性物质为羟基自由基。利用LC-MS分析了阿特拉津农药废水降解过程产生的化合物，并提出了可能的降解机理。研究表明 Ti/PbO2-Co-Sm 电极电催化降解阿特拉津农药废水具有巨大的工业应用潜力。 （3）采用电沉积法制备了尺寸稳定的Ti/PbO2-Co-Pr电极并用于高效电催化降解β-萘氧乙酸农药废水。对比Ti/PbO2、Ti/PbO2-Co和Ti/PbO2-Pr电极，Ti/PbO2-Co-Pr电极表现出较高的析氧电位、较低的电荷转移阻抗、较长的加速寿命和较好的电催化活性。在优化实验条件下（温度35℃、pH5、电流密度12mAcm-2、Na2SO4浓度8.0 g L-1和电解时间3 h），β-萘氧乙酸农药废水的降解率和COD去除率分别为94.59%和84.59%，且β-萘氧乙酸农药废水的降解遵循准一级动力学反应。通过自由基捕获实验揭示了Ti/PbO2-Co-Pr 电极降解 β-萘氧乙酸农药废水的主要活性物质为羟基自由基。采用LC-MS分析了电催化降解β-萘氧乙酸农药废水产生的中间物，并提出了可能的降解机理。研究表明Ti/PbO2-Co-Pr电极电催化降解β-萘氧乙酸农药废水具有良好的应用潜力。 本论文的研究结果表明，Ti/PbO2-Tb、Ti/PbO2-Co-Sm和Ti/PbO2-Co-Pr电极在电催化处理农药废水方面具有绿色、高效和成本低的特点。
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