實驗名稱：功率放大器在污泥電動修復技術電解裝置中的應用

實(shi)驗目的：

一(yi)步法去除、回收城市污泥中的Pb，力求(qiu)實現重金屬污染城(cheng)市污泥無選擇的(de)去(qu)除，有選擇的(de)回收。

實驗設備：

電源信號發生器，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(qi)、恒溫(wen)水浴鍋離心機(ji)、超聲波清洗機(ji)、分析(xi)天平、電熱鼓風干燥箱等(deng)

實驗內容：

本次實驗中為輸出特定頻率、幅值的方波電源，選用函數信號發生器和功率放大器組合構建電源系統,功率放大器放大信號，同時配備高精度示波器保證輸出電源的準確性。欲實現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上，本次實驗借鑒斯坦福大學崔屹教授課題組所發表刊物中原理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，構建了新型的污泥電動修復裝置。

實驗過程：

（1）實驗裝置搭(da)建

（2）鉛硝酸(suan)鹽污染污泥的制備

      配(pei)置1000mg/LPb(NO3)2用作(zuo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)劑(ji)，按污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni):Pb(NO3)2～2:3的比例，取900 mL污(wu)(wu)染(ran)(ran)劑(ji)加入(ru)600g污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)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(de)到待處理鉛污(wu)(wu)染(ran)(ran)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)。

（3）最(zui)佳輸出電源頻率的確(que)定

      調節(jie)裝置(zhi)供電系統，確(que)定電源輸出方波幅值為-9V-0V(以(yi)陰極為例(li))，設置EF-1、EF-2、EF-3、EF-4、EF-5、EF-6六組實驗，對(dui)應改(gai)變電源輸出方(fang)波頻率分別為100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz。觀察陰極(ji)重金屬離子沉積情況(kuang)。

（4）最佳輸出電(dian)源幅(fu)值的確定

（5）控制(zhi)電源輸出方波頻率不變，設置(zhi)三組平行實驗(yan)，測定溶液中(zhong)重金屬的(de)總量。

實(shi)驗(yan)結(jie)果：

（1）隨設置(zhi)電壓梯度的(de)逐漸(jian)加大(da)，pH下降的(de)幅度越(yue)來越(yue)大(da)，也(ye)越(yue)快達到最終(zhong)的(de)電解(jie)平衡，但最終(zhong)pH值(zhi)相差不大(da)，都在(zai)1.9左右。

（2）污泥電解前后重(zhong)金屬含量的變化(hua)

     污泥中(zhong)Pb、Cu和Zn離子(zi)(zi)最有可能(neng)以二價的(de)(de)(de)(de)形式存在(zai)，除(chu)去(qu)電荷(he)數對遷移順序和速率(lv)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)后，污泥中溶解(jie)的(de)(de)(de)(de)各離子(zi)(zi)濃(nong)度便(bian)成了競爭(zheng)的(de)(de)(de)(de)決定因素，而由與初始含量(liang)的(de)(de)(de)(de)問題，此時污泥室中的(de)(de)(de)(de)Pb離子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)遠遠大于Zn、Cu，這可能(neng)是Zn、Cu去(qu)除(chu)率(lv)下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)原因。

（3）陰極回收Pb²⁺量(liang)確(que)定

      Pb的(de)(de)回收率最高，污(wu)泥室中的(de)(de)Pb去除(chu)后，基(ji)本全部轉移至陰極表面，這歸(gui)功于與(yu)活性(xing)物質與(yu)Pb之間優異的(de)(de)電化(hua)學響應，而(er)除(chu)Pb之外，銅、和鋅也部分(fen)沉積在電極表面，這是(shi)由于污(wu)泥中原始Zn、Cu對(dui)的(de)(de)含量(liang)過高，且(qie)活性(xing)物質本身對(dui)Zn、Cu也表現有(you)吸附(fu)性(xing)的(de)(de)原因。

（4）電(dian)解后的(de)碳氈電(dian)極的(de)掃描電(dian)鏡(SEM）圖譜分析

實(shi)驗結論：驗證了(le)一步(bu)法電(dian)動遷移-捕(bu)集-釋放城市污泥(ni)中重金屬污染(ran)物的可行性。

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