本文關(guān)鍵詞：二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極的制備及對(duì)吡啶降解的研究

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【摘要】：電化學(xué)催化氧化技術(shù)降解有機(jī)特征污染物具有很多優(yōu)勢(shì),因而,研究電化學(xué)催化氧化活性高、性能優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)的陽(yáng)極材料是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。但是至今,常規(guī)的電極陽(yáng)極材料自身也存在一定的缺點(diǎn),這些缺點(diǎn)限制了電化學(xué)催化氧化技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。本文旨在開發(fā)一種電化學(xué)催化氧化活性高、性能優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)的陽(yáng)極材料和增加電化學(xué)擴(kuò)散控制的電化學(xué)反應(yīng)器。主要的研究?jī)?nèi)容有四個(gè)方面：首先,研究改性二氧化錫基體的制備方法,并對(duì)制備出的二氧化錫基體進(jìn)行表征；其次,研究在二氧化錫基體上鍍膜,提高電化學(xué)催化氧化活性,對(duì)制備的二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極進(jìn)行表征；再次,研究二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極與膜過濾技術(shù)耦合,在自行設(shè)計(jì)的電化學(xué)反應(yīng)器中對(duì)吡啶模擬廢水降解；最后探討了吡啶在二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極上的降解機(jī)理。采用固態(tài)粒子燒結(jié)法與摻雜添加劑法成功地制備出性能優(yōu)良的二氧化錫基體。通過表征發(fā)現(xiàn)：二氧化錫基體有很多孔道,其孔隙率為37.22%,最大孔徑為3.35μm,平均孔徑為1.461μm,最可幾孔徑為0.70μm,其已經(jīng)達(dá)到微濾級(jí)別�？缒翰顬�0.12MPa的時(shí)候,二氧化錫基體的純水通量為4.87 mL/cm2·min-1。采用溶膠凝膠法與熱分解法在二氧化錫基體上鍍上錫銻膜,成功制備出二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極。通過表征發(fā)現(xiàn),鍍膜之后,較于基體,孔道明顯縮小,孔隙率小了4.92%,最大孔徑為3.05μrn,平均孔徑為1.22μm,最可幾孔徑為0.20μm。其純水通量也小了約7%。所以二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極在微濾方面更優(yōu)秀。電化學(xué)表征方面,發(fā)現(xiàn)：在酸性條件下的析氧電位最高,為2.06V。在工業(yè)電流密度為50 mA/cm2時(shí)的工業(yè)使用壽命為159天。在自行制備的增加電化學(xué)擴(kuò)散控制的電化學(xué)反應(yīng)器中,用二氧化錫微孔管式陶瓷膜電極作為陽(yáng)極降解吡啶。分別討論了動(dòng)靜態(tài)模型、不同的初始濃度、不同的電解質(zhì)濃度和不同的電流密度對(duì)吡啶模擬廢水的降解率,以探索最佳的降解吡啶廢水條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：動(dòng)態(tài)模型增加了電化學(xué)擴(kuò)散控制,不但在對(duì)吡啶的去除效果上更優(yōu)于沒有電化學(xué)擴(kuò)散控制的靜態(tài)模型,在對(duì)吡啶的氧化效率方面,也更加優(yōu)秀；最佳降解條件為初始吡啶濃度為200 mg/L、電解質(zhì)無(wú)水硫酸鈉濃度為10g/L、電流密度為25 mA/cm2。通過基于密度泛函理論的過渡態(tài)能量計(jì)算和儀器檢測(cè),發(fā)現(xiàn)了吡啶的降解中間產(chǎn)物有甲酸、丙二酸、順丁烯二酸和反丁烯二酸,并檢測(cè)到了硝酸根離子和亞硝酸根離子,因而推測(cè)了吡啶的降解機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;X703

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本文編號(hào)：1152731