1. 引言
随着工业化的快速发展，水体中的重金属离子污染问题日益严重。铅离子作为一种常见的重金属离子，对环境和人体健康造成严重威胁。因此，开发高效、环保的铅离子去除技术具有重要意义。电化学法作为一种绿色、可持续的污水处理技术，受到了广泛关注。本研究旨在探索电化学法控制聚吡咯/α-磷酸锆/碳毡电极去除水中低浓度铅离子的效果。
2. 实验方法
2.1 膜电极制备
采用循环伏安法在水相中制备了电活性聚吡咯/α-磷酸锆（PPy/α-ZrP）有机-无机杂化膜。通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对这一独特的杂化膜进行了详细的表征。
2.2 铅离子去除实验
将制备在碳毡（PTCF）基体上的电活性PPy/α-ZrP膜电极（聚吡咯/α-磷酸锆/碳毡电极，PPy/α-Zr P/PTCF）用于电控离子交换去除废水中的铅离子。通过对PPy/α-ZrP膜电极施加氧化还原电位来调节电活性组分PPy/α-Zr P的氧化还原状态，使废水中的铅离子能够快速置入和释放。
2.3 结果分析
在10 mg•L-1的Pb(Ⅱ)水溶液中，膜电极对铅离子的去除效率为单纯离子交换的1.8倍，膜电极的吸附量为单纯离子交换的2倍，表明该膜电极在电控离子交换条件下对铅离子具有较强的去除效率和更高的吸附容量。吸附过程符合准二级动力学模型，电控离子交换的准二级吸附速率常数k2（0.6142 g•mg-1•h-1）明显高于单纯离子交换（0.2632g•mg-1•h-1）。
3. 结果与讨论
3.1 膜电极性能分析
通过FT-IR、XRD和XPS表征证实了PPy/α-ZrP杂化膜的成功制备。该膜电极具有良好的电活性和稳定性，为后续的铅离子去除实验提供了基础。
3.2 铅离子去除效果
实验结果表明，在电控离子交换条件下，PPy/α-ZrP/PTCF膜电极对低浓度铅离子具有显著更高的去除效率和吸附容量。这主要归功于电极表面的电活性组分能够通过氧化还原反应有效吸附和释放铅离子。
3.3 动力学模型分析
准二级动力学模型拟合结果表明，电控离子交换过程中铅离子的吸附速率显著高于单纯离子交换。这进一步证实了电活性组分在铅离子去除过程中的重要作用。
4. 结论
本研究通过电化学法控制聚吡咯/α-磷酸锆/碳毡电极成功实现了水中低浓度铅离子的高效去除。实验结果表明，在电控离子交换条件下，该膜电极对铅离子具有更高的去除效率和吸附容量。这一研究为水处理领域提供了新的、有效的铅离子去除技术方案，具有重要的实际应用价值。