时间：2022-04-11 14:56:15
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电化学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
不开刀，也能使癌肿消退，这就是癌肿电化学治疗仪的独特之处。
过去，有些病人患了肿瘤，因为心肺功能不全等原因而不宜作手术等治疗，结果只好眼睁睁地看着癌细胞扩散。有些转移性肿瘤或体表肿瘤复发后，因为伤口经常难以愈合，医务人员也只能“望瘤兴叹”。医务界对上述状况束手无策多年，近来一种解决上述难题的癌肿电化学治疗仪在国内应运而生，并正在逐步推上临床。
癌肿电化学医疗技术是瑞典著名放射等家陆登斯如门教授经过20余年探索，利用生物闭合原理研究出的治疗癌肿的新方法。近年来，我国有关医学专家以及研究人员对此进行了开发，并且在治疗仪上配了电脑，使之居于国际领先地位。经临床验证，此类仪器治疗癌肿的总有效率达97％。其中癌肿全消率为46％，缩小一半率为36％。
癌肿电化学治疗仪是通过什么机理达到治疗肿瘤的目的呢?原来，人体是由细胞等组成。细胞必须在各种合适的条件下才得以生存并发挥各自的功能。这个合适的条件当然也包括细胞内外正常的酸碱值。一旦改变了细胞内外的任何条件，细胞就会失去或改变它的功能。甚至发生破裂。正常情况下，人体会自动调节以适应环境的变化。而人为地破坏这些条件，细胞就会遭受破坏。癌肿电化学治疗仪正是通过外接电源，人为地使肿瘤局部组织产生化学反应，从而改变细胞正常的生存条件，以达到治疗肿瘤的目的。在治疗时，这种人为的干预通过一组或多种正负电极针，沿肿瘤基底周边刺进肿瘤深部。在直流电电场作用下，肿瘤细胞组织的酸碱值发生剧烈变化，阳极区的酸碱值呈强酸性，阴极区的酸碱值呈强碱性。此时，癌细胞就会发生破裂。并导致蛋白凝固坏死，发生液化。这些坏死的肿瘤组织经过近一个月的自然排斥，脱痂，从而使癌肿逐步缩小，以致于完全消除。这样既不存在伤口愈合的问题，又达到了治疗的日的。此仪器对可直视的癌肿以及不宜手术的癌肿提供了一种新的治疗手段。
当然，任何事物都不可能尽善尽美。尤其对癌肿的治疗，目前更没有绝对完善的手段。因此，癌肿电化学治疗仪尽管有癌肿缩小明显、病人痛苦小、无副作用、方便经济等优点，然而它毕竟只能对肿瘤的实体部分进行直接干预。肿瘤是一种全身性的疾病，如果体表的癌肿是身体其它部位转移来的，只治其标不治其本，还是不能从根本上解决问题。所以说，癌肿电化学治疗仪只能有选择地因人因病施用，切不可把它当作治癌的万能仪。当今医学界一致认为，综合治疗是攻克肿瘤的最佳手段，因为只有这样方可取长补短，相得益彰。
一、 原电池的分析
在进行分析之时,必须明确下列观点:
1 每一个能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池;同理,每一个原电池都对应一个能自发进行的氧化还原反应。
2 任何氧化剂均可制成氧化剂电极,任何还原剂均可制成还原剂电极:将固体物质溥在惰性电极材料上,或将惰性电极材料浸没在含有参与电极反应的离子的溶液中,或将气体通到惰性电极材料上可分别形成固体电极、离子(或液体)电极、气体电极。参与反应的金属本身可做直接用作电极。
3 原电池是一种将氧化还原反应中的氧化过程和还原过程分开在两个电极上同时进行的装置。氧化还原反应中的电子通过外电路转移,内电流通过电解质溶液的离子迁移连通电池的两个电极。
一个原电池的各种关系可用上页所示的图示进行描述,这也是分析原电池的思维原型。
如图,只要分析了一个电池反应中物质化合价的变化关系,按上图所示流程就可得出该电池的电极极性,书写电极方程式、判断电流方向、电子流向以及电解质溶液中的离子迁移方向等。在书写电极反应式时,可将其当做离子方程式进行配平。式中的“n”由化合价总变化数确定,正负极电极反应中得失电子不一定要求相等,但一个式子中电荷必须守恒,若不能守恒,则用H+、OH-找平电荷,用H2O找平H和O,同时考虑电解质溶液中的某些离子可能也会参加电极反应,这时也一并加入到电极反应式中。
例1 用镁片、铝片、NaOH溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
① 在外电路中,电子由镁电极流向铝电极
② 由于Mg比Al活泼,所以Mg为负极,铝为正极。
③ 实验过程中取出盐桥,由于不能形成闭合回路,原电池不能继续工作
④ 电池的负极反应式为Al―3e-+ 4OH―=AlO-2+2H2O
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
解析:该原电池对应的电池反应为2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2+4H2O,分析该反应还原剂为Al,失电子,该电极是电子流出极,就是电流流入极,为电池的负极。氧化剂为H2O,得电子,Mg与水形成液体电极应为电池的正极;在该电池中,虽然Mg比Al更活泼,但Mg不能和NaOH溶液反应,在反应中没有失去电子,因而不是负极。①②错。而③④正确,本题答案D。通过分析电池反应不会产生Mg为负极的错误,避免了机械记忆产生的思维迁移错位。
另外,书写原电池的电极反应式是学生感觉最为困难的,特别是燃料电池的电极反应式。采用电池反应分析之后,学生只要能将氧化还原反应拆写成两个半反应,就知道如何书写电极反应式。看下面的例子:
例2 一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 。
解析:电池负极应是还原剂电极:
(还原剂)C-2H3OH-[4-(-2)]e-=(氧化产物)CO+42
酸性环境中用“H+”找平电荷,在式子的右边加“6H+”,“H、O”守恒,在式子左边加“H2O”
即得CH3OH - 6e-+ H2OCO2+6H+,C正确。
二、 电解池的分析
电解池分析的关键在于:
1 明确粒子放电的本质就粒子与电极之间发生电子转移。当有多个粒子可以在同一电极放电时,存在放电的先后顺序――氧化性、还原性愈强的粒子愈先放电。
2 电源的作用是将不易失电子的粒子强行夺取其电子,再通过电源本身转移到不易得电子的粒子中,从而使不能自发进行的氧化还原反应得以进行,使不易进行的氧化还原反应更易进行。在电解池中电源的作用可用“电子泵”形象描述。(如下图)
关键词： 有毒有机污染物 电化学法 前景
近年来电化学处理废水的技术得到了飞速发展，给废水处理带来了新的活力，但目前该技术在国内外仍处于开拓阶段，需要改进的方面很多。其重点在于对电极材料的改性[1，2]，在早期的电化学技术中，人们多用金属做阳极，这类电极在处理废水的过程中容易发生溶出现象（如CuCu2+）[3]，使得阳极损耗，并且向水中引入杂质。而不溶性的惰性电极（如Pt等）的催化活性不高，处理废水的效果不甚理想。DSA电极不会发生溶出，并且具有较高的催化活性[4-8]，因而受到研究者的关注，并迅速发展成熟起来。现在对于阳极材料的研究主要集中在DSA阳极的性能改进上，重点在于如何延长电极寿命，提高电催化的活性。
电化学反应是在电解池中进行的，因此电解池的结构对废水处理的效果有很大影响。在发生直接电氧化时，污染物只有传质到电极表面，才能对其进行降解。而间接电氧化时，高效率的处理只有在污染物与电化学产生的强氧化剂充分混合才能实现。因此用电化学方法处理废水必须提高污染物的传质过程，加速污染物与氧化剂的混合，这就需要有高效的反应器。由于污染物的电化学氧化发生在阳极表面，因此增大阳极表面积可提高降解效率，有助于提高时空产率。充分考虑各方面的影响因素，设计出高效合理的化学反应器，最大限度地提高电解反应速度，增大单位电解槽的反应量是该领域工业化的紧迫任务。
尽管国外电化学处理废水已有了很大的发展，其中不少已达到了工业化应用的水平，但电化学作为一门在净化环境中有所作为的学科，还处在不断发展中。我国电化学处理废水进展缓慢，特别是在加强电化学技术与其他物理、化学、生物等其他环境处理方法联用方面[9，10]，如把电化学与声、光、磁技术相结合，使其发挥各自的优势形成协同效应，降低处理成本，提高工艺的经济性和实用性，拓宽电化学应用领域。
目前电化学实验的主要处理对象为模拟废水、单一污染物质的废水或者染料废水，对于其他成分复杂的实际工业废水因其pH值、含盐量等变化较大而缺乏较多的研究[11，12]。笔者认为，随着电极材料的结构和形态，电极反应活性和选择性，电化学催化反应技术及反应器结构，供电方式和电极材料的优化组合，以及多种技术的联合使用等方面的改善。电化学方法处理难生物降解、成分复杂的废水将会有较好的应用前景。这一研究领域的突破，对提高电化学处理工艺的效率、降低处理成本具有非常重要的意义，可以为治理废水中的污染物提供一种经济实用的新技术。
参考文献：
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[7]Guohua Zhao.Yiting Tang.Rui Chen.Rong Geng.Dongming Li.Potential and current oscillations during formaldehyde oxidation on platinum particles dispersed in three-dimensional pore networks of TiOx/Ti[J].Electrochimica Acta 53（2008）5186-5194.
[8]Jiefei Yu.Margaret J.Kupfer le.Two-stage Sequential Electrochemical Treatment of Nitrate Brine [J].Wastes Water Air Soil Pollut：Focus（2008）8：379-385.
[9]高俊侠.新型两段式超声强化电化学方法降解染料废水[J].水处理技术，2013（09）.
[10]李媚，王克之，李雪莲.吸附-电化学氧化耦合处理对氯苯酚废水及动力学[J].环境工程学报，2013（09）.
关键词：高中化学；化学教学；电化学原理
中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）35-0240-02
历年高考化学考试大纲中，对原电池、电解池原理的要求都是理解层次。因此电化学原理考查一直是高考卷中的常考点。本文通过对近几年高考卷中该考点试题的解析与反思，望同学们能对电化学试题分析有一个清晰的思路。纵观近年高考电化学的命题方向，主要有以下三种类型。
一、结合装置单一考查原电池原理
例1.（2010广东理综卷-23）铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是
A.正极反应为：Zn—2e-=Zn2+
B.电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C.在外电路中，电子从负极流向正极
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
答案：B、C
解析：本题以教材中经典的含盐桥原电池命题，考查电极反应、闭合回路外电路中电子流向及内电路中离子定向移动方向。首先判断出Zn是负极；电池总反应即活泼金属Zn置换出Cu的离子反应；闭合回路外电路中负极失去电子流向正极，导致正极积累负电荷；电池内电路电解质溶液中，阳离子定向移动向正极。
例2.（2009福建卷-11）控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-？葑2Fe2++I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极
答案：D
解析：本题将一个可逆的氧化还原反应设计成带盐桥的原电池装置，考查电化学和化学平衡。分析甲乙烧杯中起始电解质溶液，可知反应开始向正向进行，甲中电极反应为Fe3++e-=Fe2+，则甲中石墨电极得电子，Fe3+被还原；乙中电极反应2I--2e-=I2，乙中石墨电极失电子发生氧化反应；当灵敏电流计为零时，说明电路中没有电子发生转移，反应达到平衡状态。当灵敏电流计为零（即反应平衡）后，再加入Fe2+，平衡逆向移动，此时视逆反应为原电池反应，乙中正反应产物I2反过来得电子放电，其中的石墨电极作正极。
二、综合原电池、电解池原理考查
例3.（2012福建卷-9）将右图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿ZnabCu路径流动
C.片刻后甲池中c（SO42—）增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
答案：A
解析：本题将带盐桥的Zn—Cu原电池装置和滤纸型电解池串联起来。对原电池来说，Zn作负极，Cu作正极，Cu电极上发生还原反应。B选项电子流向ab是内电路溶液环境，溶液中不可能通过电子；C选项中硫酸根离子不会放电，浓度应基本保持不变。D选项中滤纸a点连接负极Zn，作电解池阴极，水中的氢离子放电，溶液中氢氧根有剩余，显碱性变红色。反思：近几年无论江苏、广东、上海化学单
科卷，还是大纲和新课标理综卷，不断出现将原电池、电解池综合设计在一个题中综合考查。分析时，紧抓“氧化还原反应”根，构造如左图的思维模型，理清分析思路。
总之，电化学反应分析时，可抓住以下四点：
1.自发的（不通电可反应）且放热的氧化还原反应可设计为原电池反应；受迫的（通电才反应）氧化还原反应可设计为电解池反应
2.无论原电池、电解池，抓住“负极恒为电子流出的一极”为起点进行分析。
电化学在生活中的应用，就是把电化学应用到各种生产技术中，如工业、农业、医药业等领域。在金属腐蚀的应用方面，电解质溶液中，作为阳极的金属比阴极的金属更易失去电子，所以形成电子的转移，同时阳极被氧化，阴极就被保护起来了。例如在轮船上，为了防止船体的钢铁锈蚀，所以在轮船体下方焊接一些锌块；在工业上，许多金属的冶炼和精炼，如锂、钠、铍、镁、铝和希土金属等的冶炼，镍、铜、锌、镉、铅等的精炼或提纯，都可以用电解的方法来实现。利用电解的方法还可以制备许多基本化工产品，如氢氧化钠、氯酸钾、过氧化氢等。电化学方法在机械制造部门也得到重要应用，如电镀、电解加工、电抛光、电泳涂漆等。电化学工业已经成为国民经济中的重要组成部分同时还和各个学科有着密切的联系，我深深地感受到电化学与物理化学、无机化学、热力学有着密切的联系。
一、电氧化处理污水
在脉冲电流作用下，电氧化反应器里的特殊电极会产生的羟基自由基和活化氧自由基。由于这两种自由基有超强的氧化能力，因此当废水流经电氧化器时，水中的有机污染物将会被氧化降解直到变成无机物（如二氧化碳和水）。这个方法的缺点是：电耗大，完全氧化去除1公斤的COD需要耗电15-25度，平均20度。显然，这对电能紧张地区，很难被企业所接受。针对这个问题，英国一家环境公司对电氧化法进行改良，通过电极的排列，电流的密度及水力停留时间的控制：让电氧化只分解破坏有机物分子结构（如对杂环类多环芳香族化合物开环和破链，提高它们的生化性），而不是把它们完全氧化成成无机物。换句话说，电氧化只做预处理，处理后，废水再进行生化。这样可使难降解的有机污染物得到经济有效的去除。
二、电催化——氧化
这个方法是：用铁片做电极，铁片之间填充活性碳颗粒作催化剂，在电场作用下，槽内电极材料在高梯度电场的作用下复极化，形成复极粒子。通过鼓入空气，经复极粒子催化产生过氧化氢（见反应式1），H2O2和从阳极溶解下来的亚铁离子生成羟基自由基（见反应式2）分化降解水中有机污染物分子。（1）O2+2H2O+2e=>H2O2+2OH-…………；（2）H2O2+Fe2+=>OH.+OH-+Fe3+……………。近期试验研究表明，为了促进有机污染物的降解，在活性碳颗粒表面涂上一层氧化铈波膜，可提高催化效果。目前国内正在开发“三维三相电极处理污水”，就是这种技术。它的优点是投资成本小，占地面积少。缺点是电耗特大，去除1公斤的COD需要耗电40多度。另外，活性碳颗粒经常要更换，而且要求不是酸性的废水，一般要调到酸性（pH
三、电絮凝气浮法处理污水
用铁片或铝片做阳极，石墨做阴极在电场作用下，利用产生的铁或铝离子絮凝水中胶体或悬浮物。它的原理和铁碳床内电解相似，不同的是内电解不需外加电场但需水是酸性的，而电絮凝需外加电场，但对酸碱度没特别要求。电絮凝处理污水如果设计得当，要比直接加聚合铁或铝混凝处理污水便宜多了。此方法在国内已开始火热起来，用于预处理负荷高的废水，但它对有机污染物分子降解氧化能力有限。也就是说，如果水中胶体或悬浮物很少的话，它对COD的去除能力有限应用电化学涉及到的研究领域非常多，我对其在生物和医学中的应用领域比较感兴趣，尤其是生物体的电现象，如1791年伽伐尼的青蛙实验就证明了动物组织与电的互相作用，生物体内的信息传导大多依靠电信号来进行，如听觉、视觉、触觉、动作、思考，可以说，人的正常活动离不开电信号，而电信号是可以通过仪器来测定的，如人的心电波，通过电位的高低来判断人的心脏是否正常，这就是电化学的应用。而对人死亡的判断，是靠测定脑波的电位，一旦脑部的电信号消失，就能确认此人已死。由此引出了我多年来都思考的一个问题——人是否有“灵魂”，在常人看来“灵魂”是迷信的说法，但我认为，肯定有一种东西离开人体后才会导致人的死亡，这就是电信号，至于离开的电信号是否会到另一个生命的身上，我们都不得而知。
关键词：氨气；电化学传感器；铱催化剂；电化学活性物质；二氯化钴
Abstract: Using the Ir catalyst prepared with a new complex reduction method using NH4F as the complexing reagent for Electrode catalyst of the electrochemical ammonia sensor, Select special neutral electrolyte cobalt dichloride worked as support medium of the sensor, which is an electrochemical active substances, by measuring its redox current Indirectly response to the concentration of ammonia. And by the improvement of technology and addition of new materials ammonia gas sensor exhibits good characteristics in stability ,accuracy ,recurrence sensitivity, response and recovery and linearity.
Keywords: Ammonia; Electrochemical sensor; Iridium catalyst; Electrochemical active material; cobalt dichloride
中图分类号：G436文献标识码：A 文章编号：
0前言
氨是无色而有刺激气味的碱性气体，但作为一种重要的化工原料，应用广泛，主要用于制造硝酸、炸药、合成纤维，大量用于制尿素，铵态氮肥，也可用作制冷剂。
氨气对环境有严重危害，对水体、土壤和大气可造成污染。对人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用外，还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。
室内空气质量国家标准（标准号：GB/T18883-2002）中规定：氨的浓度标准为0.20mg/每立方米。
目前对氨气常用的监测方法，有纳氏试剂比色法、光学分析仪器法以及应用气体传感器等。但这些方法往往由于或者检测精度不高，或者由于检测不方便、费用高，或者由于不能快速实时的检测，近年屡屡发生氨气泄漏给人们带来的巨大生命财产损失。
现今商品化的控制电位电解型电化学传感器具有检测范围宽、测量精度高、价格低廉、 可用于现场监测等优点，备受人们的重视[1—3]。但是由于氨气通常很稳定，NH3 在电极表面氧化机理比较复杂，中间产物较多，并且传感器电解质的选择与工艺的变化会对传感器实际应用性能产生根本性的影响，这在一定程度上限制了该传感器的发展和应用。[4]国外相关产品存在灵敏度较低、噪声过大、寿命短、需要外加偏压等缺点。本文拟从催化剂、电解质选择等方面入手，制造出高水平的电流型NH3 传感器。
1 实验
1.1电化学测量
1.1.1催化剂制备
催化剂的制备采用一种新型的、以 NH4F作络合剂的络合还原法制备Ir 催化剂，这种催化剂在中性电解液中对氨还原有很好的电催化性能。[5]
1.1.2控制电位电化学气体传感器结构和工作原理
1.1.2.1结构
定电位电化学氨气气体传感器是由三电极构成，它的结构如图1所示。
透气孔
壳体
工作电极 透气膜
电解液
对电极 参比电极
管脚
图1 电化学氨气气体传感器结构示意图
1.1.2.2工作原理
由传感器的结构可见，工作电极与对电极组成一电极对，当这对电极浸入电解液中，两电极间加上电压时会产生极化。若工作电极为正，对电极为负，则电解液中的负离子移向工作电极，而正离子移向对电极，此时被测气体扩散到工作电极上，在催化剂作用下会产生电化学反应释放出电荷。当电极电位一定时，反应电流与气体浓度和扩散系数成正比，与扩散电极厚度成反比。
I=nFADC/δ
式中：I—反应电流；n—反应中1摩尔气体释放的电子数；F—法拉第常数；A—反应界面面积；D—气体扩散系数；C—气体浓度；δ—气体扩散电极厚度。
1.2传感器测试系统
氨气传感器测试系统采用郑州炜盛电子科技有限公司的ZD-03电化学电脑测试系统；
氨气为国家标准物质中心标准气体。
2 结果与讨论
2.1电解液的选择
由于氨气属于碱性气体，所以传统的酸性电解质由于能和氨气反应而不适合做电解液，只能选取偏中性或碱性电解质，除此之外，作为传感器电解质的选取应该遵循电导率大、蒸汽压小、溶解度随温度的影响小、性质稳定，不易变质等原则。
依据以上原则，可供选择的电解质少子又少，经过优化，选择了乙酸钾作为电解质，配合上催化性能优越的铱催化电极，确实可以达到检测氨气的目的，但是这样的氨气传感器有很多缺陷，例如灵敏度低等。
造成上述缺陷的原因主要是因为氨气的化学性质相对比较稳定，常温下很难被氧化。在电解液中加入一种电化学活性物质，通过这种活性物质的氧化还原反应来反映氨气的浓度。这种物质在氨气的加入能表现出电化学活性，这种物质反应中产生的电荷与氨气浓度在量上呈线性关系，优选钴的二价盐，反应机理为：
工作电极：NH3+H2ONH4++OH-
2CO2++ OH- CO2O3+H++2e-
对电极：O2/2+ 2H++2e- H2O
2.2 以Ir 作为电极、CoCl2作为支持电解质的控制电位电解型氨气传感器性能测试
传感器内充满40%的CoCl2为主的电解质溶液，添加保水材料，平行组装两只传感器(1，2)对一系列浓度范围的标气进行测试，结果见表1。
表1 传感器性能测试数据
2.2.1 传感器线性的测定
图2为氨气传感器输出信号与气体浓度线性曲线，通过数据图形分析，在选定的浓度测试范围内，传感器的响应电流与气体浓度表现出良好的线性关系。
图2传感器输出信号与气体浓度线性曲线
关键词：A3钢；腐蚀；方法；分析
中图分类号：TG265 文献标识码：A
1 前言
线性极化法根据Stern-Geary方程式，活化极化控制腐蚀体系，线性极化电阻Rp与腐蚀速度成反比，即Rp越大，腐蚀速度越小。
采用电位扫描法测量金属在腐蚀介质中的稳态阴、阳极极化曲线，作φ～lgi图确定强极化区内阳极和阴极Tafel直线的电位范围，分别对阳极和阴极Tafel直线进行线性拟合，确定拟合直线的斜率。
动电位扫描法在弱极化区测量稳态极化曲线，运用Corr View数据拟合中的Tafel法对所测极化曲线进行非线性曲线拟合，并对所测极化曲线腐蚀电位附近的线性区进行线性拟合来近似计算极化电阻Rp。
用上述方法研究A3钢在0.5mol/L稀硫酸中的腐蚀动力学参数，为A3钢在酸性介质中的应用提供了理论参考。
2 结果与讨论
2.1 三种测量的数据及处理
采用动电位扫描测量极化曲线，分析得出Tafel直线法测量动力学参数见表2。
数据分析得出电流扫描法的所测得的动力学参数见表3。
通过动电位扫描法利用所测极化曲线进行非线性曲线，如图1所示，数据分析得出弱极化法测量的动力学参数见表4。
几种测量方法中的腐蚀电位相差不多。说明，不同的方法对腐蚀电位的测量不会造成严重的影响。
2.2 对三种稳态测量方法的讨论分析
线性极化法对腐蚀体系的干扰小、测量时间短、重现性好。且对腐蚀的变化响应快，能够获得瞬间腐蚀速率。但线性极化电阻法本身不能判别缓蚀剂对阴、阳极过程的抑制程度。此外，该法只适用于均匀腐蚀，不能提供局部腐蚀的信息。
测量金属的极化曲线可以采用控制电位法或控制电流法，在测量金属的阳极钝化曲线时必须采用控制电位法，对于活化极化控制的腐蚀体系的强极化测量时采用控制电流法时控制信号的微小偏差对响应信号的影响较小。主要缺点是对腐蚀体系极化强、电极电势偏离自腐蚀电势较远，对腐蚀体系的干扰太大；由于极化到Tafel直线所需的电流较大，易引起电极表面的状态、真实表面积和周围介质的显著变化；在大电流作用下，可能使Tafel直线变短，也可能使本来弯曲的极化曲线部分变直，用外推法作图时对测得的icorr带来误差。
弱极化区的测试，对金属腐蚀的动力学方程式未作任何近似处理，利用此方法测得的腐蚀速度的准确度较高极化电位范围也较为适中，因此理论上此法的腐蚀速度应更接近腐蚀金属电极的实际腐蚀情况。
3 结论
（1）线性极化法快速灵敏，适用于均匀腐蚀。
（2）Tafel直线法简单方便，但对拟合要求较高。
（3）弱极化法接近腐蚀的实际情况。
（4）对于不同的腐蚀体系和腐蚀情况，应该参考资料和经验确定合适的研究实验方法。掌握电化学原理发展起来的电化学测试技术的原理及应用领域的进步，将有助于对腐性与防护技术的深入研究和开发。
参考文献
[1]聂立军，谭澄宇. A3 钢在硫酸溶液中的电化学腐蚀行为特征[J].腐蚀与防护，2005（10）.
[2]蔡荣秋，林整.用线性极化法研究碳钢在几种酸性介质中的腐蚀行为[J].化学工程与装备，2007：4-7.
一、笔者的想法
想法一：教师必须能够从电化学若干纷乱繁杂的知识中抽象出最核心的知识内容。
想法二：在核心知识的教学过程中，教师必须舍得投入，尤其是时间上的投入。
想法三：最终达到让学生学会利用核心原理对各种复杂的表面现象进行分析、抽象、概括、应用的目的。
二、笔者的教学行为
（一）电解复习
电解复习第一课时，笔者提了三个问题，用这三个问题组织复习课的教学。
1.请你设计一个电能转化为化学能的装置，并以它为例研究在能量转化过程中，各种微观粒子是如何运动与变化的？
2.什么是惰性电极与活性电极？你是如何理解的？请举例说明。利用电能能否让反应“Cu+H2SO4=CuSO4+H2”发生？如果能够发生，则应如何设计其装置？原理是什么？
3.应如何设计铜的精炼及电镀装置的整体设计方案？微观过程是怎样的？请画出装置解析过程。
上课后，老师给学生15分钟时间，让学生对着上述三个问题，查阅相关资料，做出回答。15分钟之后，老师组织学生进行分组交流讨论。课堂最后15分钟，老师根据学生的整体情况，做最后的点拨解析。
第二课时：
在第一节课的学生自思、同伴交流、教师点拨的基础上，再次引导学生分析电解各种类型电解质溶液时的微粒运动与变化情况。整节课，笔者一直与学生一起分析电解过程中各种相关微粒的运动与变化。然后，笔者让学生根据这两节课的复习，在大脑中想象一个电解过程的“动态的微粒运动变化图”，结果学生都能想象得到。（运动：电子从电源负极流到阴极，从阳极流回电源正极；溶液中阳离子向阴极运动，阴离子向阳极移动。变化：阳离子在阴极得到电子，化合价降低，发生还原反应；阴离子在阳极失去电子，化合价升高，发生氧化反应。）到课堂最后，笔者告诉学生，电解过程的“动态的微粒运动变化图”是解所有电解相关习题的一把万能钥匙，有了这把钥匙，所有的电解问题便可迎刃而解。
（二）原电池的复习
对于原电池的复习教学，笔者基本采用了同样的教学策略。
第一课时，笔者设计两个问题来组织复习课的教学。
1.设计一个“化学能转化为电能”的装置。在能量转化过程中，各种微粒在内外电路中是如何运动与变化的？
2.体验课本中出现的各种电池电极反应的书写原理，总结电池电极反应的书写思路。
教学组织过程仍然是学生自己思考15分钟，同伴相互交流15分钟，教师根据前两个环节中当堂捕获的相关信息，进行15分钟的点拨。
第二课时：
根据学生对原电池电极反应书写较困难的实际情况，笔者在第二课时和学生一起把相关练习册中出现过的所有原电池的电极反应都写了一遍。笔者先告诉学生书写电池电极反应的四步曲（以电池负极反应为例）：第一步，标出电极名称和变化情况。第二步，找出化合价升高的元素，写出反应的骨架。第三步，找出“核心元素”对应的物质，对“骨架”进行填充。第四步，研究电池环境，根据电荷及物质守恒，写出完整的电极反应。按笔者所提出的“电池书写四步曲”，本节课笔者把所有教学资料中能见到的电池反应都和学生一起写了一遍，并且每写一个反应都叙述一遍该电池放电时的各种相关微粒的运动与变化情况。（运动：电子在外电路从负极运动到正极，阳离子在内电路运动到正极，阴离子在内电路运动到负极。变化：负极化合价升高，失电子，发生氧化反应；正极化合价降低，得电子，发生还原反应。）笔者告诉学生，化学能转化为电能的“动态的微粒运动变化图”也是解所有原电池相关习题的一把万能钥匙，结合电解钥匙，如果能够灵活应用，所有电化学相关习题自然都能迎刃而解。
三、反思
第一，要善于抓主要矛盾，并把这种思路强化传导给学生。
关键词：超声；对位取代苯酚；氧化；影响
一、引言
苯酚是典型的有机污染物，他们具有毒性和生物难降解性，许多工业生产过程产生的废水包含苯酚混合物，处理这一类混合物的传统生物方法并未证明其有效性，而电化学氧化的方法因其干净整洁、容易控制和结构简单，提供了一种很有前途的解决生物难降解废水的处理技术[1-3]。阳极材料在电化学氧化技术中是一个很重要的部分。不同的阳极材料导致不同的电化学氧化机理、影响和效率。总的来说，在一个活跃的阳极上，例如Pt、IrO2和RuO2，通过水的分解产生的羟基自由基与氧化物阳极相互作用，同时被转移到氧化物阳极的晶格用以形成化学吸附的”活性氧”（氧气在氧化物的晶格中，Mox+1）[4-8]。相反，羟基自由基不与没有活性的阳极反应，例如PbO2，SnO2，BDD（掺硼金刚石），因此有机化合物替代羟基自由基（・OH）在没有活性的阳极上反应。因为羟基自由基是一个很强的氧化剂，PbO2，SnO2，BDD展示出对于有机污染物很高的氧化能力。在正常的操作条件下，电化学氧化过程是在传质下控制的。结果是，传质的增强似乎是优化电化学氧化过程的一个非常重要的因素。低频率的超声通常是在20-40kHz范围之间，并且它们易实现和使用。低频率的超声可以清洁电极表面，提高传质。因此，电化学氧化和超声的联合使用很合理，故作者想研究一下超声对电化学氧化的影响以及不同阳极间的区别。
二、实验与讨论
1.实验方法
对位羟基自由基（对硝基苯酚、对羟基苯甲醛，苯酚，对甲酚和对甲氧基苯酚）的电化学氧化在恒电流密度（20mA・cm-2），室温（25℃）下进行的。电解液（1mM基质+0.2M硫酸钠）体积是250mL。在不使用超声时，电解质在电解过程中通过磁力搅拌棒搅拌。在使用超声时，电解池放在没有磁力搅拌棒的超声冲洗槽中（40kHz，150W）。为了保持室温恒定，自来水不断流过冲洗槽。阳极由一个BDD或一个PbO2电极组成，暴露的电极面积为4cm2。BDD电极来自德国的CONDIAS GmbH。PbO2是通过电沉积技术制得。一个同样大小的不锈钢片被用作阴极。电极间距离为10mm。从电解池中收集的样品在规定期限内进行化学测试。
对位取代苯酚的浓度通过使用Agilent的HP1100高效液相色谱进行测量。使用的是ZORBAX SB-C18色谱柱和二极管阵列检测器。流动相是甲醇/水（50/50），流速1.0mL・min-1。紫外检测器检测对硝基苯酚时，设定波长是314nm，其他对位取代苯酚时设定波长是280nm。化学需氧量（COD）使用滴定法测量，在酸性溶液中，150℃时，使用重铬酸盐作为氧化剂氧化2h（Hachi，USA）。
2.实验结果与讨论
对位取代苯酚（对硝基苯酚、对羟基苯甲醛，苯酚，对甲酚和对甲氧基苯酚）分别在使用超声和不使用超声时，在BDD电极和PbO2电极上进行电化学氧化。图1表示在电解期间基质的浓度和化学需氧量（COD）的变化。我们可以观察到，通过超声作用基质和化学需氧量（COD）的去除率有提高。但是这种加强作用，根据不同的对位取代苯酚和特定的阳极选择不同而不同。
阳极上的变化，（C）、（D）基质浓度和化学需氧量（COD）在PbO2阳极上的变化。进行大量电解实验，使用或不使用超声辅助， 对硝基苯酚， 对羟基苯甲醛 苯酚 对甲基苯酚和 对甲氧基苯甲醛。
表1列出在BDD电极和PbO2电极上不使用超声（kele）和使用超声（ksonel）时，对位取代苯酚和化学需氧量（COD）去除的速率常数。这些速率常数是通过把浓度数据代入下述动力学一级反应公式得到的。
其中，C（t）是在时间t时的浓度，C0是初始浓度，k是速率常数（以h-1为单位）。
表1注：在BDD和PbO2阳极上，不使用超声（kelec）和使用超声（ksonel）时对位取代基苯酚和化学需氧量（COD）的去除反应速率常数
在目前的研究的条件下，超声本身不能降解对位取代苯酚，这可能是因为使用的超声具有相对低的频率和小的能量密度。因此，基质的去除的提高主要归因于通过使用超声使传质增强。我们使用下述公式估算增加的范围：
图2是一个表示增长百分比水平的柱状图，是根据五种对位取代苯酚在BDD和PbO2阳极上的对位取代苯酚的去除和化学需氧量（COD）降低。
图2注： （A）和（B）分别为五种对位取代苯酚在BDD阳极上，不使用超声（kelec）和使用超声（ksonel）时对位取代基苯酚和化学需氧量（COD）的去除反应速率常数的去除增长百分比，（C）和（D）分别为五种对位取代苯酚在PbO2阳极上，不使用超声（kelec）和使用超声（ksonel）时对位取代基苯酚和化学需氧量（COD）的去除反应速率常数的去除增长百分比.
在BDD阳极上，对于对位取代苯酚的消除率的提高百分比在73%-83%范围，化学需氧量（COD）的去除率的提高百分比在60%-70%范围。但是，在PbO2阳极上，相应的对位取代苯酚的消除率的提高百分比在50%-70%范围，化学需氧量（COD）的去除率的提高百分比仅为5%-25%。在BDD电极和PbO2电极上，化学需氧量（COD）的去除的增长百分比较对位取代苯酚的去除的增长百分比小，这是因为中间体化合物的形成。同样一种对位取代苯酚在BDD电极和PbO2电极上增长百分比不同是因为在这两种电极上不同的反应机理。在下一章，我们对超声在BDD电极和PbO2电极上的电化学氧化进行全面的研究。
三、结论
超声使对位取代苯酚在BDD电极和PbO2电极上的电化学氧化都明显增强。同时，我们发现，在BDD电极上的增强程度比在PbO2上的增强程度更明显。在BDD阳极上，对于对位取代苯酚的消除率的提高百分比在73%-83%范围，化学需氧量（COD）的去除率的提高百分比在60%-70%范围。但是，在PbO2阳极上，相应的对位取代苯酚的消除率的提高百分比在50%-70%范围，化学需氧量（COD）的去除率的提高百分比仅为5%-25%。这是因为羟基自由基在BDD电极上主要以自由形式存在，具有较大的反应区域，相反在PbO2电极上被吸收，具有较小的反应区域，超声使这种增强在BDD电极上比在PbO2电极上更强。
参考文献：
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[3] X.P. Zhu， S.Y. Shi， J.J. Wei， F.X. Lv， H.Z. Zhao， J.T. Kong， Q. He， J.R. Ni， Environ. Sci.Technol. 41 （2007） 6541.
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[5] M. Gattrell， D.W. Kirk， J. Electrochem. Soc. 140 （1993） 903.
[6] R.A. Torres， W. Torres， P. Peringer， C. Pulgarin， Chemosphere 50 （2003） 97.
关键词：电化学；图像；电解
G633.8
现代化学在今天的飞速发展使得其成为当今社会物质文明和生产力发展的风向标。现代基础科学教育中的高中化学是其重要组成部分之一，而且电化学是中学化学内容别重要的一个分支，在生活中也是处处可以接触到电化学知识。此外，历年高考的考查内容都会包含一定量的电化学知识，比例相对较高。对此，在电化学图像问题的处理上探索出更高效的解题方法是一项十分艰巨的任务。
一、明确电化学的教学要求
一般对于电化学教学的要求有：第一，对氧化还原反应的本质进行理解，并熟悉生活中的常见氧化还原反应；第二，对电解池和原电池的工作原理进行理解，记忆并能够书写常见电池反应和电极反应方程式；第三，对常见化学电源进行学习，并进一步学习化学能与电能相互转化的重要意义和应用；第四，对金属腐蚀的危害进行了解，并学习金属腐蚀中的电化学原因；第五，对新型化学电源的研制进行学习，并认识到电化学在能源问题中的重要地位。
二、培养电化学的建模思想
在化学学习和解题中建模思想占着十分重要的地位，尤其是在电化学图像问题的解答过程中，可以优化解题方法，使其更加程序化，能够帮助学生对题目有一个更快速的理解和印象。下边是常见电化学图像问题的建模解法。首先，明确原电池的自发氧化还原反应，也就是电解质溶液与电极材料之间的氧化还原反应，并写出此氧化还原放映的离子方程式；其次，拆分一个氧化还原反应为两个化学反应：一个是氧化反应，另一个是还原反应，这两个反应也就是原电池两级的化学反应，其中一个口诀是：负升失氧，正降得还。
例1，原电池与氧化还原的关系
在化学反应中要使 产生电流，可以通过下列组合实现此目的的是（ ）
A.负极- ；正极- ；电解质溶液-
B.负极- ；正极- ；电解质溶液-
C. 负极- ；正极- ；电解质溶液-
D.负极- ；正极- ；电解质溶液-
解析：在本反应中，铁本身是导体而且充当还原剂，所以原电池反应中铁是负极；正极材料失去电子的能力又都比铁弱，所以三价铁离子是氧化剂。因此，在原电池中，电解质应当是溶于水的铁盐。故选项B为正确答案。
三、熟练电化学的原理运用
下面我们通过例题来体会一下这种解题方法。
例2，电解原理实际应用
根据下面的图像进行解答， 是一种易氧化的化学物质，因此我们的实验室中想要利用烧碱与亚铁盐的溶液反应来获取纯净的氢氧化亚铁是很难实现的。但是利用下图所示装置就可以得到氢氧化亚铁的沉淀物，其中两极的材料分别是石墨与铁。
（1）电极a的材料是_____，该处的电极反应方程式为：
（2）容器中的电解质d可以由_____来充当，那么白色沉淀物就会在电极上产生；d也可以是_____，那么白色沉淀物会在容器中的溶液中产生。
A.纯水
B.氯化钠溶液
C.氢氧化钠溶液
D.氯化铜溶液
（3）如果溶液c是苯，那么它的作用是_____，在将苯加进去之前需要对溶液d进行加热，这样做的目的是_____。
（4）如果将溶液d替换成硫酸钠溶液，经过一段时间的电解之后，会生成白色沉淀；然后将电源正负极反接，继续进行电解会发生的现象：电极上有气泡产生，另外一个明显的现象是：_____。
通过对题目进行思考，我们可以得出这样的结论来：
（1）如果想生成氢氧化亚铁，首先得有亚铁离子，因此铁在反应中做阳极。电极反应方程式是： 。
（2）当氢氧化钠溶液做电解质的时候，整个溶液呈碱性，阳极上产生的也铁离子会氢氧根例离子结合生成白色沉淀；当氯化钠溶液做电解质的时候，阴极附近的氢氧根离子在电场作用下向阳极移动，同时阳极附近的亚铁离子也向阴极移动，二者在相遇处结合生成沉淀；当另外两种物质溶液作为电解质的时候则没有办法形成碱性溶液，因此答案为C，B。
（3）苯的作用是隔绝空气，防止生成物被氧化；加热d溶液的目的是为了赶尽溶液中的氧气，同样也是为了防止氧化。
（4）当电解在电极反接之后发生的另一明显现象是白色沉淀物迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
通过以上结论我们可以知道，单质铁在电极上发生反应的时候，不管它是作为电解池的阳极还是死原电池的负极，都只能够失掉两个电子变成亚铁离子。
四、规范电化学的解题顺序
解答比较复杂的电化学图像问题的时候，要想做到较高的正确率就要对题目有一个清晰地分析思路。这就要求学生要在教师的引导下养成良好的解题模式，讲究一定的解题顺序。第一，电解反应中要出电源的正负极，分辨电解池的阴阳极；第二，书写阳极反应方程式先看清电极物质，如果会非惰性物质，那么就是该电极放电；否则就是溶液中的阴离子放电。其中离子的放电顺序是： >含氧酸根离子。然后找出放电的阴离子并写出阳极的反应方程式；第三，根据溶液中的阳离子写出阴极反应方程式，判断出是什么阳离子放电，并写出阴极的电极反应方程式；第四，写出总反应方程式，并注明反应条件；第五，按照电解反应继续完成题目。
根据这样的解题顺序再去解答电化学图像问题，就会有一定的规律可循。
例3，如图，利用直流电源电解硫酸钠溶液，电源接通后在两个电极a和b（均为石墨）附近滴几滴石蕊溶液，会出现以下现象（ ）
A.在a极逸出的气体体积小于b极逸出的气体体积
B.其中一个电极产生的是无味气体，而另一个电极产生刺激性气味气体
C.a极附近呈现红色，b极附近蓝色
D.a极附近呈现蓝色，b极附近红色
按照上述顺序对题目进行解答，电解硫酸钠溶液本质就是电解水，其中a极是阴极，b极是阳极。在a极产生的气体是氢气，b极产生的气体是氧气，体积是氢气的一半。在a极附近氢离子得到电子导致其附近氢氧根离子浓度上升，滴入石蕊溶液变蓝。B极氢氧根离子失去电子导致氢离子浓度上升，滴入石蕊变红。通过这样的分析，可以确定选项D是正确的。
综上所述，由于电化学图像问题是电化学问题中的重点学习内容，也是高中化学的重点内容之一。在高考中电化学图像问题的分量也很重，因此在高中的化学教学过程中教师要重视电化学图像问题的解题教学，从思路和方法上进行教学，将概念通过多种途径渗透给学生，帮助学生提高化学素质。
参考文献：
[1] 李桂花.高中化学原电池与电解池的教学分析[J].中国教育技术装备，2014，（13：134-135.
关键词：电化学氧化法；作用机理；影响因素
中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：
1 试验装置
试验用水为制药废水经生化处理后的二沉池出水，COD初始浓度为2500mg/L左右，电解槽为10×10×15cm的有机玻璃槽，阳极板采用钛涂钌氧化电极，阴极采用石墨电极，电源采用电源使用MPS702 直流电源( 最大电压36 V,
最大电流30.7 A)，试验装置如图2所示。
图2 试验装置图
2 检测方法
试验中COD浓度的检测采用K2CrO6氧化还原滴定法，采用的仪器为COD微波消解仪。本试验采用单因素理论，通过对其他试验条件的控制，达到对原水COD初始浓度重要性的考察。
3 试验结果与讨论
3.1 初始浓度对COD去除效果的影响
本试验通过原水不同稀释倍时的控制，达到对处理水质COD浓度的有效控制，分别采用稀释0倍（COD浓度2000mg/L）、稀释1倍（COD浓度1000mg/L）、稀释两倍稀释2倍（COD浓度670mg/L）。
试验条件：电流：4A；初始pH：8.0；电解质：0.01mol/L的Na2SO4；极板间距：10cm
试验结果如图3所示：
图3 初始浓度对COD去除效果的影响
图3显示了在不同初始浓度下，溶液中COD浓度与反应时间的变化关系，从中我们可以发现： 45min处为曲线拐点，即为最佳处理时间，出水COD浓度为483.43mg/L，COD去除率为75.75%。通过对试验数据的分析可得：电化学氧化法对COD的去处效果不随初始COD浓度的变化而变化,这是由于电化学电解过程中所产生的氧化剂的量是控制COD氧化速率的决定因素。
3.2 电流密度对COD去除效果的影响
电流密度是影响电化学氧化法反应速度的主要因素，电极表面积恒定时，单位面积提供的电量随电流强度的增大而增大，电化学氧化法反应速度也随之增大[3]。但试验中的电流密度不能无限增大, 当电流密度超过某一电流阈值后, 电路中过量的电子不经过电极反应而直接流进溶液,使电流效率下降[4]。
本试验通过电源电流的恒定控制，达到对试验条件中的电流密度的有效控制，本试验将电流强度先后分别控制在1A、2A、3A、4A、5A、6A。
试验条件：采用制药厂出水作为试验用水（COD浓度为2000mg/L）；初始pH：8.0；电解质：0.01mol/L的Na2SO4；处理时间：45min；极板间距：10cm；极板表面积：10cm×10cm。
试验结果如图4所示：
图4 电流密度对COD去除效果的影响
图4中可以发现：试验电流强度从1A逐级上升到4A过程中，原水中COD随电流强度的增大而大幅度地降低，及相应的COD处理效果出现大幅度提高，分析其原因是由于在极板面积一定的情况下，随着电流强度的增大，电子在极板与原水中COD之间的转移速率加快，原水中氧化性极强的H2O2和HO·自由基反应速率也大幅度增加，从而在相同的水力停留时间内所产生的具有氧化作用的活性中间产物越多, 原水中COD的去除效果也明显提高；但在电流强度从4A上升到6A的变化过程中，出水中COD浓度虽有下降，但已接衡，COD去除率仅略有提高，分析其原因是电化学氧化法机制受到原水中COD初始浓度的限制。本试验的最佳电流强度为4A。
3.3 初始pH对COD去除效果的影响
本试验将初始pH先后分别控制在2、4、6、8、10、12。
试验条件：采用制药厂出水作为试验用水（COD浓度为2000mg/L）；电流强度：4A；电解质：0.01mol/L的Na2SO4；处理时间：45min；极板间距：10cm；极板表面积：10cm×10cm。
试验结果如图5所示：
图5 初始pH对COD去除效果的影响
图5显示了在处理时间45min的条件下，原水中COD处理效果与初始pH的变化关系，从中我们可以发现：在相同的操作条件下，试验pH从2逐级上升到8过程中，出水中COD随pH的增大而大幅度地降低，即相应的COD处理效果出现大幅度提高，分析其原因是由于在间接氧化时阴极生成的H2O2与Fe2+构成Fenton试剂氧化体系,作为OH·的主要来源，而过低的pH对H2O2的产生有明显的抑制作用，不利于OH·的产生[7]，随着pH升高，抑制作用得以解除，电化学氧化法机制得以正常进行，COD去除率得到显著提高；但在pH从8上升到12的变化过程中，出水中COD浓度又有显著上升，分析其原因是碱性条件下, 阴极还原析出H2,与Fe3+形成Fe(OH)3沉淀, 体系中Fe2+的再生受到抑制, 对HO·的产生再次造成负面影响，使得COD去除率显著降低，考虑COD去除效果，本试验确定最佳初始pH为8，且在该初始pH下，经45min的电化学氧化法处理后，出水COD浓度为405mg/L，COD去除率为79.75%。
3.4 铁试剂(Fe2+)对COD去除效果的影响
铁试剂(Fe2+)不仅具有催化Fenton 氧化反应的作用, 而且同时可作为絮凝胶团的前体，对COD的去除具有显著影响,铁试剂(Fe2+)的加入使得整个COD去除过程成为电絮凝与电化学氧化作用的耦合体。为考察铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果的影响，本试验采用单因素理论，在其他因素不变的情况下，通过铁试剂(Fe2+)加入前后COD去除效果的对比，达到铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果的验证。
本试验先后控制铁试剂(Fe2+)的有无，达到考察铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果验证的目的。
试验条件：采用制药厂出水作为试验用水（COD浓度为2000mg/L）；电流强度：4A；电解质：0.01mol/L的Na2SO4；处理时间：45min；初始pH：10；极板间距：10cm。
试验结果如图6所示：
图5 铁试剂对COD去除效果的影响
图6显示了铁试剂(Fe2+)加入前后，原水中COD处理效果与时间的变化关系，从中可以发现：在相同的操作条件下，铁试剂加入前后，COD处理效果与时间的变化关系保持一致，即在试验开始的0min到45min内，溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而相应地线性减少；在45min到60min内，溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而出现COD浓度上升的现象；在60min到90min内，溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而COD浓度又开始线性减少，45min处为曲线拐点，即为最佳处理时间。分析其原因是由于向原水中投加一定量的铁试剂(Fe2+)后， Fe2+将会与阴极生成的H2O2构成Fenton反应体系，作为OH·的主要来源[10]，同时伴随OH·产生的Fe3+相比O2具有较大的初始还原电位，可在阴极上与O2 发生氧化还原反应再生为Fe2+。Fenton氧化体系生成·OH氧化电位可达2.8V，具有很强的氧化能力，·OH作为亲电基团，具有较强的进攻有机污染物的能力，并最终将它们氧化成CO2、H2O以及简单的有机物。
4 试验结论
本试验采用单因素理论，通过对其他相关因素的有效控制，得出的试验结论如下：
1）通过对其他试验条件（初始电压、初始pH、电解质、极板间距）的有效控制，电化学氧化法处理时间45min处为COD去除曲线的拐点，为最佳的处理时间。
2）从考虑到COD去除效果及节约能耗，本试验的最佳电流强度为4A。
3）本试验确定最佳初始pH为8。
4）铁试剂加入前后，COD处理效果与时间的变化关系保持一致，电化学氧化法处理45min处为COD去除曲线的拐点，即为最佳处理时间，即铁试剂(Fe2+)对COD去除效果有一定的促进作用。
参考文献
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蛋白质直接电化学是生物化学的主要组成部分，其主要是通过在电极界面对蛋白质定向组装、层层吸附、共价键合、分子包埋、聚合掺杂等技术手段，获得蛋白质直接或间接的电化学响应，从而完成相关的生物学乃至其他方面的功能[1]。同时可通过酶催化及电化学催化所获得的信号，以及在电极界面或测试体系引入的信号标记物，并采用一些信号放大策略，在生物传感与通讯中获得很好的效果。本文为此具体探讨了蛋白质直接电化学的总体研究进展。现报告如下。
一、蛋白质-纳米修饰电极
当前碳纳米管直径在5-50nm，由于具有特殊的机械性能和电性质已成为一种广为重视的新材料。纳米粒子hrp固定于金纳米粒子表面，制得hrp.au胶粒修饰电极，不需媒介体便能催化还原h202，说明金微粒与hrp作用，缩短了酶活性中心与电极表面的距离，实现了直接电子传递过程。用纳米憎水au颗粒、亲水au颗粒、憎水si02颗粒以及au和si02颗粒混合与聚乙烯醇缩丁醛（pvb）构成复合固定酶膜基质，用溶胶-凝胶法固定god制备纳米增强型葡萄糖传感器。实验表明，纳米颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性，认为是通过au颗粒的作用，葡萄糖氧化酶的辅基fad与铂电极间直接进行电子传递。而纳米ti02膜电极不仅具有生物亲和性和相容性，而且能加快氧化还原蛋白质的电子传递速度。而利用hb/ti02电极的光电特性，可研究蛋白质光氧化还原现象，检测水溶液中微量的一氧化碳。在磁性纳米粒子表面修饰媒介体，可作为酶与电极之间电子传递的开关，制备由磁场控制的生物电化学传感器。
二、蛋白质膜修饰电极
本文由收集整理
蛋白质膜伏安法（pfv）具有许多优点：蛋白质膜电极的制备简单，需用蛋白质的量较小；克服了溶液体系中蛋白质的扩散系数较小的限制；能使用快速扫描伏安法研究电子传递过程；通过电化学数据分析可获得丰富的生物化学信息。
在制备中，经过抛光的棱面裂解石墨电极表面产生较多的亲水含氧基团。在低温、低离子强度和共吸附剂）的存在下，通过静电吸附作用，在电极表面形成一层蛋白质膜。共吸附剂在荷电的蛋白质和电极之间起着促进电子传递的作用。蛋白质中的铁-硫簇是电子传递中心，但铁-硫簇缺乏特征光谱，难以实时监测氧化还原过程中铁-硫簇组成和结构的变化。
三、蛋白质-双层类脂膜修饰电极
双层类脂膜在结构上与天然生物膜相似，能将生物分子嵌入其中同时保持其生物活性。利用各种固相载体支撑的自组装双层类脂膜或混合层类脂膜的高度有序且稳定性良好的特点，作为仿生膜，可以模拟氧化还原蛋白质生物代谢过程的特性。将cyt-c氧化酶固定在双层类脂膜中，与金电极之间直接传递电子，且能氧化溶液中的cyt-c；将hrp固定于盐桥支撑的双层类脂膜中，实现了直接电化学反应及对h202的催化还原。
四、蛋白质-dna膜修饰电极
dna和氧化还原蛋白质同存在于线粒体内，研究氧化还原蛋白质与dna的作用，对理解生物呼吸链能量转换具有极其重要的意义。dna在金电极和碳电极表面能形成稳定的薄膜，可用于基因杂交指示剂的选择和dna损伤检测。有学者采用逐层组装的方法，将dna-mb和dna-cyt p450固定在电极表面，得到fe（iii）/fe（ii）电对的可逆电化学反应，应用于环境污染物的检测与转化。用dna固定hrp于石墨电极表面，加快了hrp与电极的直接电子传递速度，用于h202的检测。表面活性剂膜、双层类脂膜和dna膜具有独特的类生物结构和生物相容性，为电化学模拟氧化还原蛋白质的生物功能创造了条件。寻找适当的载体和基体电极以形成稳定的蛋白质膜层应该是今后努力的方向。而当前的自组装单层膜固定蛋白质技术的主要优点有易制作，性能稳定，有统一的固定化界面；能阻止生物物质与电极表面的直接接触，防止其失活；可以避免电极表面的沾污对分析测定的影响；末端基团可以根据需要裁剪、组合，为修饰电极功能的多样化、检测灵敏度和选择性的提高、活性基团的再生等提供可能。自组装单层膜固定蛋白质技术的种类繁多，其中含硫化合物如硫醇、巯基化合物在金表面的sam非常成熟，是最有代表性和研究最多的体系。
五、蛋白质-表面活性剂修饰电极
近年来，模拟生物膜修饰电极的出现为蛋白质的直接电化学研究开辟了一个新的方向。从仿生的角度看，如果使蛋白质处于制备蛋白质-表面活性剂修饰电极有两种方法：在电极表面蘸涂含表面活性剂的氯仿溶液，氯仿挥发后，形成表面活性剂膜电极，该电极可从溶液中吸附蛋白质；将蛋白质与表面活性剂的微囊分散混合，取混合液蘸涂到电极表面，自然晾干。基体电极以棱面裂解石墨、金、铂电极为佳，而膜在掺锡氧化铟和银电极上的稳定性较差。在表面活性剂膜中，蛋白质保持着原始构象不变，与电极之间的电子传递速度大大加快。蛋白质-表面活性剂复合膜易于制备，且十分稳定，是研究蛋白质与电极之间电子传递和催化机理的一种较通用的方法，但仅限于一些小分子蛋白质，进一步的研究仍在进行中。当前的hiv-1型蛋白酶的电化学检测方法是利用自己合成的二茂铁-抑肽素加合物为探针构建了基于印刷电极的传感器，成功实现了hiv-1型蛋白酶的快速、方便的电化学检测。
六、氧化还原蛋白质修饰电极
对于大多数蛋白质而言，由于电化学活性中心深埋于非导电性的肽链结构中，电子隧道距离相当大，因而电子转移速率常数非常小，在通常条件下，难以观察到蛋白质与电极之间的直接电子转移。，氧化还原蛋白质结构复杂且各向异性，它们的活性中心并不正好位于蛋白的中心，而且蛋白质分子表面电荷分布不均匀。在生物体系中，一些氧化还原蛋白质之间具有较大的电子传递速度，这归功于围绕电子传递活性中心的氢基酸残基的作用，这些氨基酸残基能够调节蛋白质的相对位置，使蛋白质的氧化还原中心之间的距离尽可能地缩短，从而提高电子传递速率。
