功率放大器应用及示例（功率放大器材料）

实验名称：功率放大器在污泥电修复技术电解装置中的应用

目的：

一步法去除和回收城市污泥中的Pb，力争实现重金属污染城市污泥的非选择性去除和选择性回收。

实验室设备：

功率信号发生器、功率放大器、示波器、电动搅拌器、磁力搅拌器、恒温振荡器、PH控制器、恒温水浴离心机、超声波清洗机、分析天平、电动鼓风干燥箱等。

实验内容：

本实验为了输出特定频率和幅值的方波电源，采用函数信号发生器和功率放大器构建电源系统。功率放大器对信号进行放大，并配有高精度示波器，保证输出电源的准确性。为了实现铅污染污泥的一步动电迁移-捕集-释放，在制备具有高效铅离子识别性能的自掺杂聚苯胺/碳粉/Nafion混合改性碳毡电极的基础上，本实验借鉴了斯坦福大学崔毅教授的研究小组在出版物中发表了5%的原理。他们组装了适合该实验装置的自组装、可更换的自掺杂聚苯胺/碳粉Nafion混合改性碳毡电极，并构建了新型污泥电修复装置。

实验过程：

(1)实验装置搭建

(2)硝酸铅污染污泥的制备

配置1000mg/LPb(NO3)2作为污染物。按照污泥：Pb(NO3)2与2:3的比例，取污染物900mL，加入到600g污泥中。混合后，用电动搅拌机，转速400转/分。室温搅拌24小时，得到待处理的铅污染污泥。

(3)最佳输出电源频率的确定

调整设备供电系统，确认电源输出方波幅度为-9V-0V（以负极为例），设置六组EF-1、EF-2、EF-3、EF-4 、EF-5、EF-6实验中将电源输出对应的方波频率分别改为100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz。观察阴极上重金属离子的沉积。

(4)最佳输出功率幅值的确定

(5)控制电源方波输出频率保持不变，设置三组平行实验，测量溶液中重金属总量。

实验结果：

(1)随着设定的电压梯度逐渐增大，pH值降低得越来越多，更快达到最终的电解平衡，但最终的pH值相差不大，均在1.9左右。

(2)污泥电解前后重金属含量的变化

污泥中的Pb、Cu和Zn离子最有可能以二价形式存在。除去电荷数对迁移顺序和速率的影响后，溶解在污泥中的各离子的浓度就成为竞争的决定性因素，而由初始含量决定。此时污泥室中Pb离子的含量远大于Zn、Cu的含量。这可能是Zn和Cu去除率下降的原因。

(3)从阴极回收的Pb2+量的测定

Pb的回收率最高。污泥室中的Pb被去除后，几乎全部转移到阴极表面。这归因于活性材料和Pb之间优异的电化学响应。除Pb外，铜和锌也有部分沉积在电极表面，这是因为污泥中原始Zn和Cu对的含量太高，并且活性材料本身也表现出对Zn和Cu的吸附。

(4)电解碳毡电极的扫描电子显微镜(SEM)图谱分析

实验结论：验证了城市污泥中重金属污染物一步动电迁移-捕集-释放的可行性。