本文關(guān)鍵詞：金屬氧化物電極電催化降解有機(jī)廢水的研究

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【摘要】：隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,有機(jī)廢水對水資源的污染越來越嚴(yán)重,已經(jīng)危害到了生態(tài)平衡和人體健康,因此,尋找高效、簡便以及低成本的方法至關(guān)重要。電化學(xué)氧化法因具有設(shè)備簡單、清潔環(huán)保等特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。在電化學(xué)處理有機(jī)廢水過程中,電極材料的催化性能將極大地影響廢水處理的效果。本論文制備了催化性能較高的Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極、Ti/PbO_2-AC電極、Ti/RuO_2網(wǎng)狀電極和亞氧化鈦(Ti_5O_9/Ti_4O_7)電極,用于茜素黃R、苯肼、對硝基苯甲酸和2,4,6-三硝基苯酚廢水的降解。主要研究內(nèi)容如下：采用電沉積法制備了Ti/PbO_2和Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極。結(jié)果表明,摻雜Sm_2O_3后,PbO_2的衍射峰強(qiáng)度增加,Pb02的晶粒粒徑更小。與Ti/PbO_2電極相比,Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極的析氧電位較高,阻抗較小催化性能較高。再以Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極電催化降解茜素黃R廢水,研究了電解質(zhì)濃度、極板間距、pH和電解電壓對茜素黃R降解效果的影響。當(dāng)電解質(zhì)的質(zhì)量濃度為9.0 g·L-1,間距為3 cm,pH為5,電解電壓為3.0 V時,降解180 min后的茜素黃R廢水的COD去除率和降解率分別為88.5%和89.0%。采用電沉積法制備了Ti/PbO_2和Ti/PbO_2-舌性炭(AC)電極。結(jié)果表明,通過AC的摻雜,Pb02的衍射峰強(qiáng)度增加,Pb02的晶粒粒徑更小,顆粒堆積更緊密。與Ti/PbO_2電極相比,Ti/PbO_2-AC電極的析氧電位較高,阻抗較小,催化性能較高,表明AC協(xié)助Pb02提高了電極的催化降解能力。再以Ti/PbO_2-AC電極電催化降解苯肼廢水,通過研究電解質(zhì)濃度、電流密度、pH和溫度等因素,得出了苯肼廢水的最佳降解條件。當(dāng)Na2SO4濃度為5.0 g·L-1,pH為5,電流密度為3.75 mA·cm-2,電解溫度為30℃時,PND廢水經(jīng)處理150 min后,苯肼廢水的COD去除率和降解率分別為80.59%和81.9%。采用刷涂法制備了網(wǎng)狀Ti/RuO_2電極。Ru02是金紅石結(jié)構(gòu),微觀呈現(xiàn)“泥裂”狀。以網(wǎng)狀Ti/RuO_2電極為陽極,不銹鋼網(wǎng)為陰極,研究了電解電壓、pH、溫度和電解時間四個因素對對硝基苯甲酸廢水電催化降解的影響。正交實(shí)驗(yàn)表明,各因素的影響順序依次為pH、溫度、電解時間、電解電壓。單因素實(shí)驗(yàn)表明降解的優(yōu)化條件為：電解電壓為2.0 V,pH為3,電解溫度為30℃,電解時間為180 min。在該條件下,對硝基苯甲酸廢水的COD去除率和降解率分別為79.5%和77.2%。采用壓片-燒結(jié)法制備了Ti_5O_9/Ti_4O_7電極。該電極的主要成分是Ti_5O_9,使用前的Ti_5O_9/Ti_4O_7電極的顆粒較小,而使用后的Ti_5O_9/Ti_4O_7電極呈現(xiàn)楊梅狀的聚集球。Ti_5O_9/Ti_4O_7電極的極化曲線表明,該電極的析氧電位高達(dá)2.0 V,且電位窗口寬。以Ti_5O_9/Ti_4O_7電極為陽極,不銹鋼片為陰極,電催化降解2,4,6-三硝基苯酚廢水,研究了電流密度、電解質(zhì)濃度、pH和溫度的影響。結(jié)果表明,在電流密度為20mA·cm-2,Na2SO4電解質(zhì)的濃度為6.0 g·L-1,pH值為7,電解溫度為30℃的條件下,電解180 min后,2,4,6-三硝基苯酚廢水的COD去除率和降解率分別為90.6%和93.9%。研究表明,Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極、Ti/PbO_2-AC電極、Ti/RuO_2網(wǎng)狀電極以及Ti_5O_9/Ti_4O_7電極在處理有機(jī)廢水方面具有催化效率高,無污染等特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極 Ti/PbO_2-AC電極 Ti/RuO_2網(wǎng)狀電極 Ti_5O_9/Ti_4O_7電極 電催化降解 有機(jī)廢水
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-26
• 1.1 有機(jī)廢水的來源及處理意義13
• 1.2 有機(jī)染料廢水現(xiàn)有的處理技術(shù)13-17
• 1.2.1 生物處理法13-14
• 1.2.2 物理處理法14-15
• 1.2.3 化學(xué)處理法15-17
• 1.3 電化學(xué)處理技術(shù)17-20
• 1.3.1 電化學(xué)氧化法17-18
• 1.3.2 電化學(xué)還原法18-19
• 1.3.3 電解凝聚法19
• 1.3.4 電解氣浮法19
• 1.3.5 電滲析法19
• 1.3.6 電-Fenton法19-20
• 1.4 電化學(xué)電極材料20-23
• 1.4.1 金屬電極20
• 1.4.2 非金屬電極20-21
• 1.4.3 金屬氧化物電極21-23
• 1.5 論文的研究意義23
• 1.6 論文的研究目的和研究內(nèi)容23-25
• 1.6.1 論文研究目的23-24
• 1.6.2 論文研究內(nèi)容24-25
• 1.7 論文的創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 2 實(shí)驗(yàn)器材和方法26-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器27
• 2.3 電極的制備27-29
• 2.3.1 基底的預(yù)處理27-28
• 2.3.2 電極的制備方法28-29
• 2.4 實(shí)驗(yàn)裝置圖29-30
• 2.4.1 電極的電化學(xué)性能測試裝置圖29
• 2.4.2 電催化降解實(shí)驗(yàn)裝置圖29-30
• 2.5 電極的表征30-32
• 2.5.1 電極成分和結(jié)構(gòu)表征30
• 2.5.2 電極的表面形貌表征30
• 2.5.3 電極線性伏安測試30-31
• 2.5.4 交流阻抗測試31-32
• 2.6 實(shí)驗(yàn)的分析方法32-33
• 2.6.1 有機(jī)物廢水去除率的分析32
• 2.6.2 有機(jī)物廢水COD去除率的分析32-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 3 Sm_2O_3摻雜PbO_2電極電催化氧化茜素黃R廢水的研究34-45
• 3.1 前言34-35
• 3.2 電極的制備過程35
• 3.3 電極的表征35-38
• 3.3.1 XRD分析35-36
• 3.3.2 SEM分析36-37
• 3.3.3 極化曲線分析37
• 3.3.4 交流阻抗分析37-38
• 3.4 AYR廢水的配制和實(shí)驗(yàn)流程圖38-39
• 3.4.1 AYR廢水的配制38
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)流程圖38-39
• 3.5 AYR廢水降解條件的優(yōu)化39-44
• 3.5.1 Ti/PbO_2和Ti/PbO_2-Sm_2O_3電極對AYR廢水去除效果的影響39-40
• 3.5.2 電解質(zhì)濃度對AYR廢水去除效果的影響40-41
• 3.5.3 極板間距對AYR廢水去除效果的影響41-42
• 3.5.4 pH對AYR廢水去除效果的影響42
• 3.5.5 電解電壓對AYR廢水去除效果的影響42-43
• 3.5.6 優(yōu)化條件下的AYR廢水降解過程研究43-44
• 3.6 小結(jié)44-45
• 4 活性炭摻雜PbO_2電極電催化氧化處理苯肼廢水的研究45-55
• 4.1 前言45-46
• 4.2 電極的制備過程46
• 4.3 電極的表征46-49
• 4.3.1 XRD分析46-47
• 4.3.2 SEM分析47
• 4.3.3 極化曲線分析47-48
• 4.3.4 交流阻抗分析48-49
• 4.4 PND廢水的配制和實(shí)驗(yàn)流程圖49-50
• 4.4.1 PND廢水的配制49
• 4.4.2 電催化降解實(shí)驗(yàn)圖49-50
• 4.5 PND廢水降解條件的優(yōu)化50-54
• 4.5.1 Ti/PbO_2和Ti/PbO_2-AC電極對PND廢水去除效果的影響50
• 4.5.2 電解質(zhì)濃度對PND廢水去除效果的影響50-51
• 4.5.3 pH對PND廢水去除效果的影響51-52
• 4.5.4 電流密度對PND廢水去除效果的影響52-53
• 4.5.5 溫度對PND廢水去除效果的影響53-54
• 4.5.6 優(yōu)化條件下的PND廢水降解過程研究54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 Ti/RuO_2網(wǎng)狀電極電催化氧化PNA廢水的研究55-66
• 5.1 前言55-56
• 5.2 電極的制備過程56
• 5.3 電極的表征56-58
• 5.3.1 XRD分析56-57
• 5.3.2 SEM分析57
• 5.3.3 極化曲線分析57-58
• 5.4 PNA廢水的配制和實(shí)驗(yàn)流程圖58-59
• 5.4.1 PNA廢水的配制58-59
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)流程圖59
• 5.5 正交實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.6 單因素實(shí)驗(yàn)61-64
• 5.6.1 pH對PNA廢水去除效果的影響61-62
• 5.6.2 溫度對PNA廢水去除效果的影響62
• 5.6.3 電解電壓對PNA廢水去除效果的影響62-63
• 5.6.4 電解時間對PNA廢水去除效果的影響63-64
• 5.6.5 優(yōu)化條件下的PNA廢水降解過程研究64
• 5.7 小結(jié)64-66
• 6 Ti_5O_9/Ti_4O_7電極上2,4,6-三硝基苯酚廢水電催化降解研究66-76
• 6.1 前言66-67
• 6.2 電極的制備過程67
• 6.3 電極的表征67-69
• 6.3.1 XRD分析67-68
• 6.3.2 SEM分析68-69
• 6.4 TNP廢水的配制和實(shí)驗(yàn)流程圖69-70
• 6.4.1 TNP廢水的配制69
• 6.4.2 實(shí)驗(yàn)流程圖69-70
• 6.5 TNP廢水降解條件的優(yōu)化70-75
• 6.5.1 電流密度對TNP廢水去除效果的影響70-71
• 6.5.2 電解質(zhì)濃度對TNP廢水去除效果的影響71-72
• 6.5.3 pH對TNP廢水去除效果的影響72-73
• 6.5.4 溫度對TNP廢水去除效果的影響73
• 6.5.5 電解時間對TNP廢水去除效果的影響73-74
• 6.5.6 優(yōu)化條件下的TNP廢水降解過程研究74-75
• 6.6 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的論文發(fā)表情況79-80
• 參考文獻(xiàn)80-87

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本文編號：889691