隨著工業(yè)化進程的加快,我國核燃料加工廠、核工業(yè)科研院所以及在運核電站等在運行過程中不可避免的產(chǎn)生放射性廢機油。由于其具有放射活性、抗氧化、可生化性差等特點而未能得到妥善的處理,只能暫存于相關(guān)儲存設(shè)施中。電化學高級氧化處理技術(shù)由于其催化降解活性高、易于自動化并且無二次污染而呈現(xiàn)出巨大的潛力。本論文擬以實驗室自制的硼摻雜金剛石薄膜(BDD)為陽極,開展模擬放射性廢機油(液壓油)的電化學氧化處理研究,該研究有望為放射性廢機油的處理提供一種新思路�？紤]到液壓油與水完全不互溶,在電化學氧化過程中其完全不與BDD電極以及表面產(chǎn)生的氧化劑接觸,從而難以被氧化。因此,本論文首先系統(tǒng)地開展了液壓油的乳化預(yù)處理研究,以期獲得穩(wěn)定的液壓油乳濁液,實現(xiàn)液壓油和水的完全互溶;其次,開展BDD電極電化學氧化處理液壓油乳濁液的研究,觀察和分析電解過程中液壓油乳濁液的物理狀態(tài)變化以及其化學需氧量(COD)的變化。同時,考慮到液壓油具有極高的耐氧化性,在如此惡劣的氧化環(huán)境下,電極材料的壽命也是本論文需要關(guān)注的問題,在本論文中,我們也研究了BDD電極在電化學氧化過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變行為,這將對我們發(fā)展高質(zhì)量長壽命BDD電極具有重要的意義。通過系列研究,本論文的主要研究結(jié)果為:(1)在采用單一的乳化劑對液壓油乳化的過程中,非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的乳化效果明顯優(yōu)于其他類型乳化劑,能乳化液壓油得到均勻穩(wěn)定的乳濁液;使用BDD電極對單一的AEO乳化劑乳化后的液壓油乳濁液進行電化學氧化電解,在電解30小時過程中電解液COD值并非呈直線下降,而是由初始的712,800mg/L在電解20小時后增加至1,064,500 mg/L后再降低至916,000 mg/L,這表明隨著電解的進行,電解液中能被測的還原性物質(zhì)的量先不斷增加隨后又有所減少。但在電解過程中AEO乳化劑先于液壓油被氧化降解,導致電解乳濁液發(fā)生破乳,表明單一乳化劑乳化后的電解液在電解過程中的穩(wěn)定性不理想。(2)在BDD電極電化學氧化電解陰離子型乳化劑十二烷基磺酸鈉和非離子型乳化劑油醇聚氧乙烯醚互配乳化后的液壓油乳濁液過程中,在磁力攪拌條件下液壓油乳濁液的COD值先是隨著電解時間的增加而小幅增加,乳濁液的COD值經(jīng)過30小時的電解由初始的276,000 mg/L增加至284,000 mg/L,隨后隨電解時間的增加而快速下降,電解117小時后COD值下降至115,800 mg/L,相對于初始乳濁液而言,經(jīng)BDD電極電化學氧化處理共移除的COD值約160,000 mg/L,且加入的互配乳化劑(十二烷基磺酸鈉和油醇聚氧乙烯醚)的理論COD值僅為69,000 mg/L,表明實驗移除的有機物COD值明顯大于純?nèi)榛瘎┑腃OD值,可知實驗過程中有少部分液壓油被電化學氧化降解,同時表明互配后乳化劑的乳化效果明顯優(yōu)于單一的乳化劑。在超聲條件下進行電解實驗,電解液的COD值也呈先小幅增長而后快速下降的變化趨勢,且在電解相近的時間內(nèi),磁力攪拌條件較超聲條件下能電解氧化掉更多的液壓油。此外,磁力攪拌電解過程中間斷式定量加入互配乳化劑后電解液的COD值變化趨勢仍呈先小幅增長后下降的變化趨勢,但遺憾的是電解液在電解過程中依然破乳,未能將液壓油完全的氧化降解掉。(3)BDD電極隨著電化學氧化時間的延長金剛石晶粒從不規(guī)則八面體演變?yōu)槠矫媾_狀結(jié)構(gòu),表明存在強烈的(111)面刻蝕;同時膜厚逐漸變薄,電解240小時后膜厚減小了約1.55μm,晶粒尺寸逐漸減小,表面粗糙度也從80 nm下降到23 nm;X射線衍射和Raman光譜表征BDD電極的物相和化學鍵狀態(tài)并未明顯改變,與之對應(yīng)的是,BDD電極仍然保持了較高的電化學反應(yīng)活性和較好的穩(wěn)定性。
【學位單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O646;X771
【部分圖文】：

圖 2-1 15 kW 微波等離子體化學氣相沉積設(shè)備igure 2-1 15 kW microwave plasma chemical vapor deposition equipm化學電解實驗裝置將瑞士 Water Diam 公司的商業(yè)電解槽按照 1:1 比例縮小、蠕動泵和儲液桶相連，構(gòu)成循環(huán)處理系統(tǒng)。該電解槽是英寸硼摻雜金剛石薄膜作陽極，相同大小的不銹鋼作陰極7 mm，每塊 BDD 薄膜的工作面積均約為 20 cm2。電極間距可選擇為 1 mm 或 2 mm，但電極間距的縮小有助于減過程中，根據(jù)實驗要求還可再增加超聲裝置，如圖 2-1(a)1(b)所示。

3 BDD 電極電化學氧化單一乳化劑乳化的液壓油乳濁液乳化層體積（h）即乳化層占溶液總體積（H）的百分比來則表明乳化效果越好，乳狀液常溫穩(wěn)定性越高[97]。出了乳化液經(jīng) 3000 r/min 離心處理 20 分鐘后相對乳化層體之間的關(guān)系，可以看出，隨著油水體積比的逐漸增加，即，水相的體積減少，乳狀液相對乳化層體積也在明顯下降70 %左右下降至油水體積比為 4:1 的 24 %左右；且當油水層體積急劇下降，表明在此情況下，液壓油難以在磁力攪散液中明顯可見細微油珠。同時，考慮到放射性廢物處理結(jié)合上述初乳化實驗的規(guī)律來看，我們初步確定后續(xù)乳化

圖 3-2 經(jīng)離心處理后的液壓油乳濁液：（a）陰離子型表面活性劑；（b）陽離子型表面活性劑；（c）非離子型表面活性劑 OP 乳化劑；（d）非離子型表面活性劑 AEO 乳化劑ig 3-2 Emulsion of hydraulic oil after the centrifugation treatment: (a)Anionic surfactant; (b) Cationsurfactant; (c) Nonionic surfactant (OP); (d) Nonionic surfactant (AEO)圖 3-3 不同含量下不同乳化劑種類的液壓油乳濁液的相對乳化層體積比（%）
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本文編號：2863855