BDD电极电化学氧化去除水中典型农药特性及机理研究

发布时间：2020-03-31 15:52

【摘要】：水环境问题一直以来都为人类社会所关注,而随着农药种类增多和大量使用,水污染日趋严重。农药废水污染范围分布广、有毒性且难降解,成为水处理的顽疾。目前的农药废水大多未经严格处理便排放,有的则是田边直接进入自然水体,这必然会使水污染问题越来越严峻。高级氧化技术自出现以来,受到了科研工作者的广泛关注,电化学阳极氧化是重要的一部分。高级氧化技术中,羟基自由基(OH·)和硫酸根自由基(SO4·-)一直是研究的热点。本课题以掺硼金刚石电极(BDD)为主,通过阳极氧化降解典型农药,效果显著。首先,利用BDD电极电化学氧化降解苯基脲除草剂敌草隆(diuron),通过阳极产生的具有强氧化性的羟基自由基去除敌草隆,去除率能够达到91%。同时将BDD电极与MMO电极、Pt电极降解敌草隆的机理与效果进行对比。重点考察了电解质种类、敌草隆初始浓度、电流密度、电极浸没面积、初始pH值等因素的影响。通过对实验结果的分析,得出BDD电极作为阳极时,效果远好于另外两种电极。但是当溶液中存在Cl-时,MMO电极的降解效果也相当高,BDD和MMO电极的降解效率分别为97%和93%。随敌草隆初始浓度的增加,BDD电极对其降解的反应速率先增加后降低;随电流密度的增加,敌草隆的降解反应速率逐渐增加,同时能耗也随之增加;随电极浸没面积的增大,敌草隆的降解反应速率增加;在不同的溶液初始pH值条件下,敌草隆降解反应速率顺序为:强酸性强碱性中性。本课题第二部分主要研究BDD/PS体系对阿特拉津(ATZ)的降解。过硫酸盐(S2082-)单独作用时,对ATZ几乎没有降解能力,而向BDD为阳极的体系中引入过硫酸盐,只需要溶液中存在少量的电解质便可取得78.2%的降解效果。本部分内容主要研究了 BDD/PS体系对ATZ的降解机理、影响因素、降解路径及产物,以期对实际应用提供指导。通过对比不同体系的降解效果,证明了含有低浓度电解质的BDD/PS体系对ATZ的氧化降解能力。通过淬灭实验(甲醇和叔丁醇淬灭)、BDD/PS体系对硝基苯的降解实验等证明了 BDD/PS体系降解ATZ的效果是硫酸根自由基、羟基自由基和非自由基方式共同作用的结果。此外,重点探讨了一些因素对BDD/PS体系降解ATZ的影响。电流密度的增加有利于阿特拉津的降解,但会造成电流效率的降低和能量消耗的增加;较高的初始过硫酸盐浓度和低的初始pH值促进体系对阿特拉津的降解;H2PO4-、HCO3-、NO3-的存在会抑制BDD/PS体系对ATZ的降解,抑制效应遵循如下顺序:HCO3-H2pO4-NO3-。此外,去乙基阿特拉津(DEA)和去异丙基阿特拉津(DIA)是ATZ被降解时生成的两种主要物质,且生成量的比值DEA/DIA约为2。通过分析,确定ATZ降解主要是通过去烷基化作用、脱氯羟基化作用、烯化作用以及烷基链氧化作用。
【图文】：

电解池,阳极,惰性电极,活泼金属

非惰性电极相对来说更加活泼，容易发生氧化反应被还原，如铁、铝等活泼金属逡逑作为阳极时。通常，一个体系中的离子是无规则运动的，当体系中通入直流电后，，逡逑溶液中的离子将发生定向运动，见图１．３所示。逡逑电源负极逦￣邋￣邋［邋｜邋＋逦电源正极逡逑阴极邋■■逦■■邋阳极逡逑逦邋Ｍ逦ｊ逡逑逦＿逦W—＿逡逑逦Ｈ逦：逦—逡逑－＿阴离子邋＿逡逑图１．３电解池装置示意图逡逑１７逡逑

电解质,敌草隆,金刚石表面,阳极氧化

逦４０逡逑Ｔ／ｍｉｎ逡逑图３．２邋ＮａＣｌ电解质对敌草隆降解的影响逡逑如图３．２所示，当使用０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ作为电解质时，ＢＤＤ、ＭＭＯ和逡逑２５逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】