金屬及石墨電極在含油介質中的電化學行為研究.pdf

1、目前我國水中油類常用的分析方法包括重量法、紫外分光光度法、熒光光度法以及1996年頒布的國家標準方法紅外光度法等，這些方法通常都需要將采集的樣品送到實驗室進行處理和檢測，不便快速及時地提供數據，另外由于儲存運輸等問題使樣品放置時間延長，還會使樣品中的低沸點成分揮發，影響了測量的準確性，因此，油的自動在線監測顯得尤為重要，樣品無需萃取、分離等預處理工序的測試方法將是大勢所趨。 污水中油類含量的在線監測技術在船舶上的應用研究較多，對

2、結果的靈敏度和準確度都要求很高，監測多采用的是光散射原理或以熒光法輔助，設備精密，不適宜大范圍使用。電阻法的優點是無需溶劑萃取，避免了對環境造成二次污染，并可實現在線監測。缺點是靈敏度不夠高，電極容易被污染；親油膜在每次測量之后都需要作再生處理，所以目前尚未商品化。本論文研究了不同電極對海水中油的電化學信號的響應，為今后優化電阻法測油技術提供理論基礎。 本論文通過模擬海水中油的三種存在狀態，以不同金屬及石墨做電極，采用電化學阻抗

3、和恒電位階躍技術研究了不同電極在含油氯化鈉溶液中的電化學行為特征，測量了不同油含量體系中電化學信號隨時間的變化，分析其行為特征并提出了相應的等效電路。論文取得了一定的研究成果，結論如下： 1．金屬電極 (1)鉑黑電極在純油液中靜置的時間越長，吸油量越多，在海水中測得的界面電容就越小。尤其在一小時內電容變化明顯，兩小時后電極基本上達到吸附穩定，電容變化越來越小。 (2)在油水體系中，鎳電極和鉑電極在有油存在時的電容

4、值明顯低于空白溶液中的電容值，其中多孔電極的電容變化比平面電極明顯，而泡沫鎳的測試結果又比鉑黑更為明顯，也即用泡沫鎳做電極比用鉑黑的電化學信號響應顯著。油含量從5％增加到10％時，電容隨油含量的變化不再明顯，可能與吸附接近飽和有關。 (3)比較鉑黑電極在純油液和油水體系中的電位階躍電容值可以看出，純油液中的電容值要小一些，說明在純油液中吸油量要大一些，在油水體系中存在油和水的競爭吸附，吸油的同時也吸水。 (4)由于油在鎳

5、片和泡沫鎳電極上有緩蝕作用，所以在油水體系中，油濃度增大使得電極上吸附的油增多而導致反應電阻逐漸增大。 2.石墨電極 (1)在分散油體系中，通過測量電化學信號，根據電位階躍電容值和交流阻抗擬合電容值所計算的相對覆蓋度數值可以看出，蠕蟲狀膨脹石墨的覆蓋度最大，粉狀膨脹石墨次之，然后是球形石墨，最小的是鱗片石墨。覆蓋度大，說明表面被油所覆蓋的面積大，吸油量大?？梢钥闯鲞@個順序所測吸油量的結果一致。根據覆蓋度及制作電極的情況篩

6、選出粉狀膨脹石墨最適合制作電極。 (2)在分散油體系中膨脹石墨的吸附量在幾分鐘內就達到飽和，之后電位階躍電容隨著時間的延長改變不大，說明蠕蟲狀膨脹石墨保油能力比粉狀膨脹石墨的強。 (3)吸附量受多種因素的影響，溫度降低、油含量的減少以及體系含鹽量的增加都會導致吸附量降低。吸附實驗和電化學實驗模擬的結果均表明，粉狀膨脹石墨的吸附符合Langmuir吸附等溫規律。 (4)在低含量油體系中，以溶液電阻的變化表征油含量變

7、化存在困難。 (5)在高含量油體系中，對于不同油品來說，油品的粘度越大，所測的溶液電阻越大；溶液電阻隨著油含量的增大而有升高趨勢；測試中還發現，溶液電阻值隨浸泡時間的延長而增大，20min時達到最大，之后，隨著時間的延長，溶液電阻反而減小。 通過比較泡沫鎳電極和膨脹石墨電極的相對覆蓋率可以知道，膨脹石墨的相對覆蓋率比多孔的泡沫鎳要大，說明膨脹石墨的吸油能力更強，而且膨脹石墨做電極還具有成本低，不易腐蝕，對油的電化學信號響