本文關鍵詞：金屬氧化物電極電催化降解染料廢水的研究　出處：《西南科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：染料廢水具有成分復雜、毒性大和難降解的特點。目前,染料廢水的直接排放已經對環(huán)境和人類的生存造成了嚴重的威脅,尋求高效降解染料廢水的環(huán)境友好方法已經變得越來越重要。近年來,電催化氧化法因操作簡單、降解效率高、無二次污染等特點受到廣泛關注。電催化氧化過程的關鍵是電極材料的選擇。電極材料對電催化降解效率有著較大的影響。本論文通過電沉積法、壓片-燒結法和熱分解法制備了四種電催化活性較高的電極材料,并將其應用于茜素紅、亞甲基藍、甲基橙和溴甲酚綠等染料廢水的電催化氧化過程。通過改變實驗參數(shù),確定最佳降解條件。主要的研究內容如下:(1)采用電沉積方法制備了碳量子點(CQDs)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)改性的Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極。研究表明,較Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2電極而言,Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極具有更為疏松多孔的結構。另外,Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極的析氧電位高達2.25 V,而Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2電極的析氧電位分別為1.73 V和1.84 V。以Ti/CQDs-SDBS-PbO2電極為陽極電催化降解處理茜素紅廢水,詳細研究了 pH、溫度、電流密度以及電解時間對降解效率的影響。結果表明,在初始pH為5,溫度為30℃,電流密度為15mAcm-2,電解時間為150 min的最佳降解條件下,茜素紅廢水的降解率高達95.29%。(2)采用電沉積方法制備了 Ti/PbO2、Ti/Pr-PbO2 和 Ti/Sm-PbO2電極。研究表明,較Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2電極而言,Ti/Sm-PbO2電極表面棱形大小更為均一,有較多孔洞。另外,Ti/Sm-PbO2電極的析氧電位高達2.40 V,而Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2電極的析氧電位分別為1.75 V和2.25 V。以Ti/Sm-PbO2電極為陽極電催化降解處理亞甲基藍廢水,詳細研究了溫度、電流密度、pH以及電解時間對降解效率的影響。結果表明,在溫度為30℃,電流密度為15 mA cm-2,初始pH為5,電解時間為120 min的最佳降解條件下,亞甲基藍廢水的降解率高達96.38%。(3)采用壓片-燒結法制備了亞氧化鈦(MPT)電極和Sc203復合的亞氧化鈦(Sc203-MPT)電極。研究表明,較MPT電極而言,Sc203-MPT電極所含球狀顆粒較少,孔隙度較大。另外,Sc2O3-MPT電極的析氧電位高達1.33 V,而MPT電極的析氧電位為1.16 V。以Sc203-MPT電極為陽極電催化降解處理甲基橙廢水,詳細研究了電流密度、溫度、pH以及電解時間對降解效率的影響。結果表明,在電流密度為10 mA cm-2,溫度為25℃,初始pH為3,電解時間為120 min的最佳降解條件下,甲基橙廢水的降解率高達90.16%。(4)采用熱分解法制備了片狀Ti/SnO2-RuO2電極。研究表明,Ti/SnO2-RuO2電極具有“裂狀”結構,其析氧電位為1.45 V。以該電極為陽極電催化降解處理溴甲酚綠廢水。正交實驗結果表明,初始pH、溫度、電流密度和時間四個因素對降解效果的影響依次減小。單因素實驗結果表明,在pH為7,溫度為30℃,電流密度為12 mA cm-2,電解時間為150min的最佳實驗條件下,溴甲酚綠廢水的降解率高達90.88%。本論文的研究結果表明,Ti/CQDs-SDBS-PbO2、Ti/Sm-PbO2、Sc203-MPT和Ti/SnO2-RuO2電極具有較好的電催化性能,在染料廢水處理方面有著良好的應用前景。
[Abstract]:Dye wastewater has complex components, high toxicity and refractory characteristics. At present, the direct discharge of dye wastewater has caused a serious threat to the environment and human survival, environmental friendly method for efficient degradation of dye wastewater has become more and more important. In recent years, the electro catalytic oxidation method has the advantages of simple operation, high removal efficiency, no two pollution characteristics of concern. The key of electro catalytic oxidation process is the selection of electrode materials. The electrode material has great influence on the electrocatalytic degradation efficiency. This paper by electro deposition method, pellet sintering method and thermal decomposition of four kinds of electrode materials with high electrocatalytic activity was prepared, and the applied to the alizarin red, Ya Jiaji blue, electro catalytic oxidation process of methyl orange and bromocresol green dye wastewater. By changing the experimental parameters, the optimal degradation conditions. The main research contents are as follows: (1). Was prepared by electrodeposition of carbon quantum dots (CQDs) and twelve sulfonate (SDBS) modified Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode. The results show that, compared with Ti/PbO2 and Ti/CQDs-PbO2 electrode, Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode has a porous structure. In addition, the oxygen evolution potential of Ti/ CQDs-SDBS-PbO2 electrode is as high as 2.25 V, and the oxygen evolution potential of Ti/PbO2 and the Ti/CQDs-PbO2 electrode are respectively 1.73 V and 1.84 V. with Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode as anode treatment of Alizarin Red wastewater by electro catalytic degradation, temperature of pH was studied in detail, and the influence of current density and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that when the initial pH was 5, the temperature is 30 DEG C, the current density is 15mAcm-2, electrolysis time 150 min under the optimal degradation conditions, degradation of Alizarin Red wastewater rate of 95.29%. (2) Ti/PbO2 were prepared by electrodeposition method, Ti/Pr-PbO2 and Ti/ Sm-PbO2 electrode. The results show that, compared with Ti/ The PbO2 and Ti/Pr-PbO2 electrode, Ti/Sm-PbO2 electrode surface is more uniform prismatic size, with many holes. In addition, the oxygen evolution potential of Ti/Sm-PbO2 electrode is as high as 2.40 V, and the oxygen evolution potential of Ti/PbO2 and Ti/Pr-PbO2 electrodes were 1.75 V and 2.25 V. with Ti/Sm-PbO2 electrode as anode electrocatalytic degradation of methylene blue wastewater, detailed study the effects of temperature, current density, pH and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that at the temperature of 30 DEG, the current density is 15 mA cm-2, the initial pH was 5, the electrolysis time is 120 min under the optimal degradation conditions, degradation of methylene blue wastewater based rate of 96.38%. (3) titanium suboxide prepared by pressing - sintering (MPT) electrode and Sc203 composite titanium suboxide (Sc203-MPT) electrode. The results show that compared with MPT electrode, Sc203-MPT electrode containing spherical particles smaller, larger porosity. In addition, the oxygen evolution electrode electric Sc2O3-MPT Who is as high as 1.33 V, and the oxygen evolution potential of MPT electrode is 1.16 V. with Sc203-MPT electrode as anode treatment of Methyl Orange Wastewater by electro catalytic degradation temperature, a detailed study of the current density, pH and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that the current density is 10 mA at cm-2, the temperature is 25 DEG C, the initial pH is 3, the electrolysis time is 120 min under the optimal degradation conditions, degradation rate of methyl orange wastewater up to 90.16%. (4) by thermal Ti/SnO2-RuO2 flake electrode has been prepared decomposition. The research results show that the Ti/SnO2-RuO2 electrode has a "shaped" structure, the oxygen evolution potential of 1.45 V. to the electrode for the treatment of bromocresol green wastewater electro catalytic degradation. The orthogonal experiment results show that the effects of initial pH, temperature, current density and time four factors on the degradation efficiency were reduced. The single factor experiment results show that the pH is 7, the temperature is 30 DEG C, current density of 12 mA cm-2, electrolysis The best time is 150min under the experimental conditions, the degradation rate of bromocresol green wastewater up to 90.88%. the results showed that Ti/CQDs-SDBS-PbO2, Ti/Sm-PbO2, Sc203-MPT and Ti/SnO2-RuO2 electrode had good electrocatalytic properties, has a good application prospect in dye wastewater treatment.

【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X788;O643.3

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