本文關(guān)鍵詞：三維電極反應(yīng)器的構(gòu)建及處理染料廢水性能研究

  更多相關(guān)文章： 多壁碳納米管 改性電極 粒子電極載體 電催化氧化 剛果紅

【摘要】：染料廢水具有濃度高、毒性大、可生化性差等特點(diǎn),屬于難治理廢水。電化學(xué)技術(shù)因具有反應(yīng)速率快、效能高、操作簡單和環(huán)境友好等優(yōu)勢,可有效處理染料廢水。為了進(jìn)一步提高電化學(xué)水處理技術(shù)的反應(yīng)效率、降低能耗,目前開發(fā)新型電極材料、構(gòu)建新型電化學(xué)反應(yīng)器成為電化學(xué)研究領(lǐng)域的重要方向之一。本論文旨在制備一種新型的陽極材料和粒子電極材料,并用于構(gòu)建新型的三維電極體系,以期高效低耗地處理染料廢水。本文首先采用溶膠-凝膠-熱分解法制備了碳納米管(CNTs)摻雜改性的Sb-SnO_2/Ti電極,通過剛果紅降解實(shí)驗(yàn)考察了電極的電催化氧化性能并優(yōu)化了CNTs摻雜量,借助于SEM、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜(EIS)對其微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征,并通過加速壽命實(shí)驗(yàn)考察電極的穩(wěn)定性。然后以剩余污泥和輔料為原料,利用高溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備了污泥陶粒作為粒子電極載體,并優(yōu)化了制備條件。向粒子電極載體上負(fù)載Sb-SnO_2制備了負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極,借助于SEM和XRD考察了其表面形貌和晶相結(jié)構(gòu)。最后以制備的陽極和粒子電極構(gòu)建三維電極體系,探究其處理染料廢水的效能。結(jié)果表明,當(dāng)CNTs最佳摻雜量為2.0g/L,在相同反應(yīng)條件下,CNTs改性后電極比改性前電極對剛果紅的去除率增加了14.7%;改性后電極的表面相對粗糙且增加了微孔結(jié)構(gòu),從而提高了電極的比表面積;改性電極具有更高的析氧電位和更小的界面轉(zhuǎn)移阻抗;加速壽命實(shí)驗(yàn)表明改性電極的穩(wěn)定性也得到了提高,使用壽命增加了27h。粒子電極載體最佳制備條件為:蒙脫石含量為30%,污泥含量為70%,預(yù)熱溫度400℃,預(yù)熱時間30min,燒結(jié)溫度1100℃,燒結(jié)時間為60min。SEM、EDS和XRD研究表明Sb-SnO_2已負(fù)載在粒子電極載體上。在所構(gòu)建的三維電極體系中,當(dāng)槽電壓為15V,電解質(zhì)Na2SO4濃度為0.1mol/L,反應(yīng)時間為180min,處理初始濃度為150mg/L的剛果紅廢水,去除率為99.2%,COD去除率為90%,能耗為49.5k Wh/t,與二維相比剛果紅去除率增加了14.3%,COD去除率增加了46.3%,能耗降低了39.8k Wh/t;降解機(jī)理為剛果紅的共軛體首先被破壞,導(dǎo)致染料廢水的去除率升高;然后,苯環(huán)與一些生色基團(tuán)被破壞,會導(dǎo)致染料廢水的COD去除率升高。
【關(guān)鍵詞】：多壁碳納米管 改性電極 粒子電極載體 電催化氧化 剛果紅
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X788;O646
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題背景及研究意義12
• 1.1.1 課題研究背景12
• 1.1.2 課題研究目的及意義12
• 1.2 電化學(xué)技術(shù)概述12-15
• 1.2.1 電化學(xué)技術(shù)與其他技術(shù)的比較12-14
• 1.2.2 電化學(xué)技術(shù)類型及其特點(diǎn)14-15
• 1.2.3 電化學(xué)氧化機(jī)理15
• 1.3 三維電極體系處理廢水的研究進(jìn)展15-17
• 1.3.1 三維電極體系的定義15-16
• 1.3.2 三維電極體系處理廢水的基本原理16
• 1.3.3 三維電極體系在水處理中的研究進(jìn)展16-17
• 1.4 電極制備的研究進(jìn)展17-18
• 1.4.1 DSA制備的研究進(jìn)展17
• 1.4.2 粒子電極制備的研究進(jìn)展17-18
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法19-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法20-22
• 2.2.1 CNTs改性Sb-SnO_2/Ti電極的制備20-21
• 2.2.2 負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極的制備21
• 2.2.3 三維電極體系電催化氧化處理染料廢水21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.4 分析測試23-26
• 2.4.1 基本的分析方法23-25
• 2.4.2 電極的表征方法25-26
• 2.4.3 紅外光譜分析26
• 2.4.4 紫外-可見光譜分析26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 CNTs改性Sb-SnO_2/Ti電極的表征及性能測試27-32
• 3.1 碳納米管的化學(xué)修飾及紅外光譜分析27
• 3.2 CNTs改性Sb-SnO_2/Ti電極的電催化氧化性能分析27-28
• 3.3 CNTs改性Sb-SnO_2/Ti電極SEM分析28-29
• 3.4 CNTs改性Sb-SnO_2/Ti電極電化學(xué)性能分析29-31
• 3.4.1 極化曲線分析29
• 3.4.2 交流阻抗分析29-30
• 3.4.3 電極穩(wěn)定性分析30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第4章 負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極的制備及性能32-42
• 4.1 剩余污泥陶粒粒子電極載體的制備32-38
• 4.1.1 預(yù)熱時間和預(yù)熱溫度32
• 4.1.2 輔料種類的影響32-33
• 4.1.3 輔料含量的影響33-35
• 4.1.4 燒結(jié)溫度的影響35-36
• 4.1.5 燒結(jié)時間的影響36-38
• 4.2 負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極的制備與表征38-41
• 4.2.1 負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極的制備38
• 4.2.2 SEM及EDS分析38-40
• 4.2.3 XRD分析40
• 4.2.4 負(fù)載Sb-SnO_2污泥陶粒粒子電極的電催化氧化性能分析40-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 三維電極體系處理染料廢水性能研究42-52
• 5.1 三維電極體系處理染料廢水的影響因素分析42-48
• 5.1.1 槽電壓的影響42-44
• 5.1.2 反應(yīng)時間的影響44-45
• 5.1.3 電解質(zhì)濃度的影響45-47
• 5.1.4 剛果紅初始濃度的影響47-48
• 5.2 三維電極體系與二維電極體系處理染料廢水性能對比48-49
• 5.3 三維電極體系降解剛果紅的機(jī)理探索49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58-59
• 致謝59

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本文編號：815634