實驗名稱：功率放大器在汙泥電動修複技術電解裝置中的應用

實驗目的：

一步法去除、回收城市汙泥中的Pb，力求實現重金屬汙染城市汙泥無選擇的去除，有選擇的回收。

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、恒溫水浴鍋離心機、超聲波清洗機、分析天平、電熱鼓風幹燥箱等

實驗內容：

本次實驗中爲輸出特定頻率、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准確性。欲實現鉛汙染汙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，構建了新型的汙泥電動修複裝置。

實驗過程：

（1）實驗裝置搭建

（2）鉛硝酸鹽汙染汙泥的制備

      配置1000mg/LPb(NO3)2用作污染剂，按污泥:Pb(NO3)2～2:3的比例，取900 mL污染剂加入600g污泥中，混合后用电动搅拌器以400 r/mind的速度常温下搅拌24h，即得到待处理铅污染污泥。

（3）最佳輸出電源頻率的確定

      調節裝置供電系統，確定電源輸出方波幅值爲-9V-0V(以阴极为例)，设置EF-1、EF-2、EF-3、EF-4、EF-5、EF-6六组实验，对应改变电源输出方波频率分别为100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz。觀察陰極重金屬離子沈積情況。

（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，設置三組平行實驗，測定溶液中重金屬的總量。

實驗結果：

（1）隨設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）汙泥電解前後重金屬含量的變化

     污泥中Pb、Cu和Zn離子最有可能以二價的形式存在，除去電荷數對遷移順序和速率的影響後，汙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，此時汙泥室中的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，基本全部转移至阴极表面，这归功于与活性物质与Pb之间优异的电化学响应，而除Pb之外，铜、和锌也部分沉积在电极表面，这是由于污泥中原始Zn、Cu对的含量过高，且活性物质本身对Zn、Cu也表现有吸附性的原因。

（4）電解後的碳氈電極的掃描電鏡(SEM）圖譜分析

實驗結論：驗證了一步法電動遷移-捕集-釋放城市汙泥中重金屬汙染物的可行性。

      本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰官網www.aigtek.com。Aigtek是國內專業從事測量儀器研發、生産和銷售的高科技企業，一直專注于功率放大器、功率放大器模塊、功率信號源、計量校准源等測試儀器産品的研發與制造。