發(fā)布時間：2020-07-23 20:16

【摘要】：目前,染料廢水因其色度高、毒性大、難降解而成為難處理工業(yè)廢水之一。電化學法因去除率高、二次污染少、設備簡單而倍受青睞。因此采用電化學法處理染料廢水,探究不同陽極材料在染料廢水處理中的效果,以及染料分子的降解歷程具有重要的理論意義和實用價值。本文以具有較強電化學活性、正電荷不穩(wěn)定的活性陽離子染料亞甲基藍(MB)為研究對象,采用電化學方法進行處理。據(jù)文獻報道,電化學處理亞甲基藍主要是陽極氧化降解,本實驗分別選用鋼板、鈦釕、石墨作為陽極,通過單因素條件實驗,優(yōu)化了外加電壓、極板間距、電解質(zhì)濃度、MB初始濃度等參數(shù)。實驗結(jié)論表明,在最佳工藝條件下,鋼板-鋼板電極處理MB模擬廢水,MB去除率可達94.65%,TOC去除率可達73.28%;鈦釕-鋼板電極處理MB模擬廢水,MB去除率可達91.42%,TOC去除率可達48.74%;石墨-鋼板電極處理MB模擬廢水MB去除率可達94.80%,TOC去除率可達43.59%。比較三種陽極材料的處理效果,可知采用鋼板-鋼板電極電化學處理MB模擬廢水時其礦化率最高。對三種陽極材料處理亞甲基藍模擬廢水的電化學降解過程動力學進行擬合,發(fā)現(xiàn)三者均較好地吻合一級反應動力學模型,線性相關系數(shù)分別為0.9751、0.9822、0.9944。通過對三種工作電極循環(huán)伏安曲線掃描,亞甲基藍在鋼板電極表面上1.2V附近有一個明顯的氧化峰,在石墨電極表面上0.6V附近有一個氧化峰,而在鈦釕電極表面上沒有明顯的氧化還原峰,表明亞甲基藍在鈦釕電極體系中是一個間接電催化氧化的過程,在鋼板電極和石墨電極體系中是一個直接電化學氧化過程。結(jié)合GC-MS、IC、TOC分析手段分別對三種電極在最佳條件下處理亞甲基藍模擬廢水的降解產(chǎn)物進行定性分析,推測亞甲基藍可能的降解路徑,鋼板電極電化學處理MB可能的降解途徑為:(1)MB甲基首先脫落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳氮鍵和碳硫鍵被破壞生成2-甲基-5,5-二苯基-4-甲硫基咪唑,隨之氧化生成噻唑和酚類化合物,最終礦化為乙酸、NO_2~-、NO_3~-、CI~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。鈦釕電極電化學處理MB可能的降解途徑為:(1)MB甲基首先脫落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳硫鍵和碳氮鍵被破壞生成吲哚類化合物,繼續(xù)被氧化生成含羰基類化合物和酚類化合物以及乙二酸,最終礦化為乙酸、NO_2~-、CI~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。石墨電極電化學處理MB可能的降解途徑為:(1)MB的甲基首先脫落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳硫鍵和碳氮鍵被破壞生成含羰基的化合物,進而羰基化合物繼續(xù)被活性基團作用生成含羧基類化合物,隨之被羥基自由基作用生成2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚和它的同分異構(gòu)體2,5-雙(1,1-二甲基乙基)苯酚,繼續(xù)被氧化生成2,5-雙(1,1-二甲基乙基)對苯醌,最終礦化為乙酸、CI~-、NO_2~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;O646
【圖文】：

9圖 1-1 石墨的晶體結(jié)構(gòu)Figure 1-1 Crystal structure of graphite成研究者所需要的各種不同形狀的電極;中的反應粒子濃度較低時，它的較大比表面應速率;他非金屬電極材料，它擁有較高的析氧和析一種傳統(tǒng)頗受歡迎的非金屬電極材料，以上運用到電化學工業(yè)以及科研者的實驗室試驗理染料廢水的文獻資料較少有報道。本實驗作陰極電化學處理亞甲基藍模擬廢水，通過墨電極消耗情況等綜合因素確定石墨電極處工藝條件，為工業(yè)實際應用提供參考。

技術(shù)線路圖

Table 2-2 The materisls in experiment2.1.3 試驗裝置實驗所用電極分別為鈦釕電極（10×6cm）、石墨電極（10×6cm）、鋼板電極（10×6cm），實驗裝置如圖 2-1.

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