焦化廢水是典型的難降解工業(yè)廢水,生化處理出水很難達到排放標準。電芬頓技術以電能為驅(qū)動力,通過陰極氧還原反應產(chǎn)生H₂O₂,具有高效清潔等優(yōu)點。傳統(tǒng)電芬頓材料氧還原反應活性受到抑制,存在電流效率低、H₂O₂產(chǎn)量少等缺點,因此研發(fā)出性能良好的陰極材料成為研究熱點。本研究為提高陰極表面氧還原反應催化能力,以泡沫鎳為基體,采用金屬摻雜的方法對材料進行改性,結(jié)合材料表征及電化學性能測試,通過電芬頓降解焦化尾水,考察反應參數(shù)對有機物去除的影響,探究焦化尾水中有機物的去除特性。本文以竹粉為原料,熱分解法制備碳材料,經(jīng)金屬摻雜改性可知,以泡沫鎳為基體,經(jīng)涂覆焙燒得到改性陰極材料。對材料進行掃描電鏡測試,碳材料具有多孔結(jié)構且結(jié)構穩(wěn)定,陰極材料催化層具有多孔結(jié)構,表面活性位點增加,促進了氧氣在陰極表面的傳質(zhì)過程,減少了泡沫鎳的溶出。EDS顯示金屬含量與添加量一致。對電極進行電化學性能測試,由CV曲線可知,電流響應電位發(fā)生正向偏移,改性電極材料提高了電活化面積和材料表面氧還原能力。由LSV曲線可知,改性材料電極提高了氧還原... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電芬頓反應裝置示意圖

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文-21-3改性碳材料陰極的表征3.1電極材料SEM圖像表征3.1.1泡沫鎳及碳材料SEM圖像圖4.1泡沫鎳及碳材料SEM圖像由圖4.1a所示，泡沫鎳基底為三維網(wǎng)狀結(jié)構，孔徑為200μm左右的大孔，表層光滑無明顯的顆粒狀物質(zhì)且存在明顯的“龜裂”紋，交錯縱橫的裂紋有效提高了泡沫鎳的比表面積，為碳材料修飾泡沫鎳提供了著力點，有利于修飾后的穩(wěn)定性。由圖4.1b所示碳材料含有豐富的介孔和微孔，相互聯(lián)結(jié)的結(jié)構構成了三維體系，具有較大的比表面積、穩(wěn)定的框架結(jié)構和高孔隙率，有助于負載金屬離子。3.1.2Cu-Pr/C及Cu-Ce/C電極SEM圖像由SEM圖像可以觀察到碳材料存在于泡沫鎳的表面與孔隙之間，形成了大孔、介孔、微孔并存的多種孔洞類型，大大增大了電極的比表面積。在擴散層中，孔的類型以大孔和介孔為主，由于聚四氟乙烯的加入，提高了電極材料的疏水性，O2在電極表面和溶液的三相界面中保持相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡，提高了溶液中的溶解氧含量，有利于陰極與O2之間的電子轉(zhuǎn)移與質(zhì)子傳遞；而催化層表面有大量相互聯(lián)結(jié)的碳粒子，從而形成了大量以介孔和微孔為主的多孔結(jié)構，陰極表面這些明顯的變化有利于O2在其表面和內(nèi)部迅速擴散，提供更豐富的O2還原產(chǎn)生H2O2的活性位點，從而提高污染物的處理效率。由圖d，f可以觀察到Cu-Pr/C電極較Cu-Ce/C電極表面顆粒分布均勻且更為致密，這可能使得Cu-Pr/C電極具有更高的催化活性。同時由于碳材料緊密的附著在泡沫

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文-23-料表面可能含有-C=O、C-O-C等含氧官能團，這些官能團有利于2電子氧還原產(chǎn)生H2O2選擇性的提高。圖4.3電極材料EDS能譜圖3.3循環(huán)伏安曲線分析圖4.4為空氣預曝氣30min條件下循環(huán)伏安圖，電極氧化峰出峰的位置分別在+0.22V、+0.4V和+0.46V左右，峰電流分別為0.0226A、0.0559A和0.0295A，分別是泡沫鎳電極的2.47倍和1.30倍。圖中顯示改性材料的氧還原峰位置并不明顯，分析認

【參考文獻】：
期刊論文
[1]AQS/PPy修飾石墨板陰極應用于羅丹明B的降解[J]. 王珊琳,朱維晃,鄭飛,査雪聰.  環(huán)境化學. 2019(09)
[2]3D打印氣體擴散電極產(chǎn)H2O2及其對焦化廢水的處理研究[J]. 邱珊,高偉杰,鄧鳳霞,朱英實,馬放,楊基先.  中國環(huán)境科學. 2018(11)
[3]新型泡沫鎳陰極材料的制備及在電芬頓中的應用[J]. 朱英實,馬放,李國君,鄧鳳霞,邱珊.  中國給水排水. 2018(05)
[4]電化學氧化技術深度處理焦化廢水的研究進展[J]. 袁浩,李倩.  工業(yè)水處理. 2018(01)
[5]2016中國環(huán)境狀況公報發(fā)布[J]. 本刊編輯部.  中國能源. 2017(08)
[6]曝氣及外加H2O2強化電芬頓法處理石化反滲透濃水[J]. 吳月,孫宇維,王崠,張健,何沛然,李玉平,張忠國,曹宏斌.  化工進展. 2017(09)
[7]過渡金屬氧化物修飾石墨氈陰極及電催化氧化性能測試[J]. 劉勇,崔樂樂,王嘉誠,景文珩.  無機化學學報. 2016(09)
[8]碳納米管修飾泡沫鎳空氣擴散電極電-Fenton法降解水中對硝基酚[J]. 湯茜,任小蕾,孫娟,楊春維,王棟.  化工環(huán)保. 2016(04)
[9]固體廢物中多環(huán)芳烴萃取的前處理技術及測定方法綜述[J]. 徐為中,孫忠?guī)r,吳迪,張雪英,周俊,鄭濤,雍曉雨.  凈水技術. 2015(02)
[10]電芬頓技術的研究進展[J]. 周蕾,周明華.  水處理技術. 2013(10)

博士論文
[1]焦化廢水生物降解過程中有機污染物相互作用及強化技術[D]. 楊超.上海師范大學 2019
[2]焦化廢水處理過程苯系物、苯胺類、重金屬污染物的存在及去除特性分析[D]. 刁春鵬.華南理工大學 2012
[3]焦化廢水對植物的毒性作用研究[D]. 董軼茹.山西大學 2010

碩士論文
[1]焦化廢水節(jié)能降耗生物脫氮技術與新模式[D]. 李歡.北京交通大學 2019
[2]炭質(zhì)吸附劑預處理焦化廢水及其對有機組分的吸附分離分析[D]. 王豐.華南理工大學 2018
[3]碳材料陰極改性及其電芬頓應用的研究[D]. 陳陽.陜西科技大學 2018
[4]強化電芬頓法處理石化廢水反滲透濃水的研究[D]. 吳月.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2017
[5]電芬頓預處理焦化廢水有機物工藝優(yōu)化與去除特性研究[D]. 樊蓉.太原理工大學 2016
[6]焦化廢水生物處理出水溶解性有機物的光譜分析與吸附去除研究[D]. 賀潤升.華南理工大學 2014



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