電化學(xué)高級氧化技術(shù)具有穩(wěn)定高效、操作靈活、無二次污染等特點,在處理難降解有機廢水領(lǐng)域具有優(yōu)勢。其機理除了直接氧化外,主要通過電解水產(chǎn)生羥基自由基(·OH)降解和礦化有機污染物。因此,檢測電生·OH和變化規(guī)律對優(yōu)化電氧化處理廢水關(guān)鍵參數(shù)和揭示有機物降解途徑具有重要意義。本文探索了電化學(xué)高級氧化體系中基于電子自旋共振譜(ESR)的·OH檢測方法,系統(tǒng)研究了3種電極產(chǎn)生·OH的濃度和影響因素,并以模擬2,4-二氯苯酚廢水和實際工業(yè)廢水為研究對象,系統(tǒng)考察了反應(yīng)體系中電生·OH的量對污染物降解效果的影響,為優(yōu)化電化學(xué)高級氧化工業(yè)廢水處理工程化應(yīng)用的參數(shù)與工況提供理論依據(jù)。研究了捕獲劑的適用性,線性伏安掃描結(jié)果顯示,二甲亞砜(DMSO)和5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)的氧化電位為1.13 V和1.70 V,容易發(fā)生直接氧化,二者均低于·OH的生成電位,因此這兩種捕獲劑捕獲·OH可能出現(xiàn)假陽性檢測;此外發(fā)現(xiàn),二者氧化過程均受傳質(zhì)控制,擴散系數(shù)分別為2.92×10~-1111 cm~2·s~(-1)和5.56×10~(-11)cm~2·s~(-1)。對比了電生·OH的兩種定量檢測方法,以對苯二甲酸(TA)為捕獲劑,通過UPLC-FLD間接法測定·OH濃度,結(jié)果表明高電流密度下TA與·OH加合物(HTA)可被降解,因此不能準(zhǔn)確表征·OH濃度。而以DMPO為捕獲劑,通過ESR手段表征電極表面·OH濃度,結(jié)果表明:隨著電流密度增大,電極表面·OH濃度先增大后減小,達到峰值濃度所需時間約為10 min。實驗證明石墨電極不能產(chǎn)生·OH,亞氧化鈦電極產(chǎn)生·OH能力約為鉑電極的1.5倍。此外,酸性條件和SO_4~(2-)更有利于·OH的產(chǎn)生和污染物降解。研究了2,4-二氯苯酚在亞氧化鈦電極表面的電化學(xué)氧化過程和反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。2,4-二氯苯酚在亞氧化鈦電極表面的氧化電位約為1.40 V,其電氧化過程主要受到擴散限制控制,擴散系數(shù)為3.05×10~-1313 cm~2·s~(-1)。結(jié)合電生·OH的生成規(guī)律,探究了電解質(zhì)種類、電流密度、溫度、pH等關(guān)鍵參數(shù)對亞氧化鈦電極降解2,4-二氯苯酚廢水的影響,在最優(yōu)條件下(硫酸鈉電解質(zhì)且濃度0.05 mol·L~(-1)、電流密度10mA·cm~(-2),溶液pH為7.0、溫度25℃),2,4-二氯苯酚去除率接近100%,動力學(xué)常數(shù)為0.0299 min~(-1)。加入TA捕獲·OH后明顯抑制2,4-二氯苯酚去除,證明·OH的間接氧化對2,4-二氯苯酚降解起主導(dǎo)作用。進一步考察亞氧化鈦電極對實際工業(yè)廢水的處理效能,結(jié)果表明最佳電流密度為10 mA·cm~(-2),處理1.5 h后,2,4-二氯苯酚接近100%去除,工業(yè)廢水COD去除率達到73.8%,出水能達標(biāo)排放。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703.1
【部分圖文】：

用三氧化二釩活化過硫酸鈉方法降解水中果良好。Li 等[40]研究發(fā)現(xiàn)預(yù)磁化零價鐵酚的降解和脫氯過程，使得 2,4-二氯苯 等[41]采用紫外光活化過硫酸鉀對兩種偶果顯示這些染料在紫外照射 6 min 內(nèi)均能好。對于過硫酸鹽活化而言，傳統(tǒng)的活化來還需要進一步開發(fā)更加低成本、高活技術(shù)的研究現(xiàn)狀技術(shù)原理通過外加電源在陰陽兩極之間施加電場，氧化反應(yīng)的過程。在電化學(xué)氧化處理廢化作用和產(chǎn)生的羥基自由基等活性物質(zhì)的和礦化的目的，反應(yīng)機理如圖 1-1 所示[43]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文與操作方法測試實驗裝置與操作方法用的裝置如圖 2-1 所示。為減少電極極化作用帶2 cm，直徑為 0.5 mm，有效表面積為 0.159 cm2） 0.8 cm，寬為 0.5 cm）用作對電極，Ag/AgCl 電極站進行連接，構(gòu)建三電極體系，進行捕獲劑的電反應(yīng)器，反應(yīng)器容積約 2 mL，能極大減少 DMP外尺寸為 12 mm×12 mm×42 mm，內(nèi)部底端有一極。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文SR 測試實驗裝置與操作方法實驗所用的裝置如圖2-2所示。為防止陰極OH-擴散至陽極區(qū)可能造成檢測的影響，本實驗采用了雙室電解池，兩室之間以質(zhì)子膜分隔。陽極鈦平板電極（長為 3.6 cm，寬為 2.8 cm，厚度為 0.3 cm，有效表面積為陰極為 304 不銹鋼網(wǎng)（長為 6.8 cm，寬為 3.5 cm，有效面積為 28 cm壓直流電源連接電極，以 Ag/AgCl 電極為參比電極，用萬用表測量陽極
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本文編號：2841777