亚甲基蓝的电化学处理研究

发布时间：2020-07-23 20:16

【摘要】：目前,染料废水因其色度高、毒性大、难降解而成为难处理工业废水之一。电化学法因去除率高、二次污染少、设备简单而倍受青睐。因此采用电化学法处理染料废水,探究不同阳极材料在染料废水处理中的效果,以及染料分子的降解历程具有重要的理论意义和实用价值。本文以具有较强电化学活性、正电荷不稳定的活性阳离子染料亚甲基蓝(MB)为研究对象,采用电化学方法进行处理。据文献报道,电化学处理亚甲基蓝主要是阳极氧化降解,本实验分别选用钢板、钛钌、石墨作为阳极,通过单因素条件实验,优化了外加电压、极板间距、电解质浓度、MB初始浓度等参数。实验结论表明,在最佳工艺条件下,钢板-钢板电极处理MB模拟废水,MB去除率可达94.65%,TOC去除率可达73.28%;钛钌-钢板电极处理MB模拟废水,MB去除率可达91.42%,TOC去除率可达48.74%;石墨-钢板电极处理MB模拟废水MB去除率可达94.80%,TOC去除率可达43.59%。比较三种阳极材料的处理效果,可知采用钢板-钢板电极电化学处理MB模拟废水时其矿化率最高。对三种阳极材料处理亚甲基蓝模拟废水的电化学降解过程动力学进行拟合,发现三者均较好地吻合一级反应动力学模型,线性相关系数分别为0.9751、0.9822、0.9944。通过对三种工作电极循环伏安曲线扫描,亚甲基蓝在钢板电极表面上1.2V附近有一个明显的氧化峰,在石墨电极表面上0.6V附近有一个氧化峰,而在钛钌电极表面上没有明显的氧化还原峰,表明亚甲基蓝在钛钌电极体系中是一个间接电催化氧化的过程,在钢板电极和石墨电极体系中是一个直接电化学氧化过程。结合GC-MS、IC、TOC分析手段分别对三种电极在最佳条件下处理亚甲基蓝模拟废水的降解产物进行定性分析,推测亚甲基蓝可能的降解路径,钢板电极电化学处理MB可能的降解途径为:(1)MB甲基首先脱落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳氮键和碳硫键被破坏生成2-甲基-5,5-二苯基-4-甲硫基咪唑,随之氧化生成噻唑和酚类化合物,最终矿化为乙酸、NO_2~-、NO_3~-、CI~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。钛钌电极电化学处理MB可能的降解途径为:(1)MB甲基首先脱落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳硫键和碳氮键被破坏生成吲哚类化合物,继续被氧化生成含羰基类化合物和酚类化合物以及乙二酸,最终矿化为乙酸、NO_2~-、CI~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。石墨电极电化学处理MB可能的降解途径为:(1)MB的甲基首先脱落,氧化成甲醛或甲酸等小分子酸;(2)MB的碳硫键和碳氮键被破坏生成含羰基的化合物,进而羰基化合物继续被活性基团作用生成含羧基类化合物,随之被羟基自由基作用生成2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯酚和它的同分异构体2,5-双(1,1-二甲基乙基)苯酚,继续被氧化生成2,5-双(1,1-二甲基乙基)对苯醌,最终矿化为乙酸、CI~-、NO_2~-、SO_4~(2-)、CO_2、H_2O等小分子化合物。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;O646
【图文】：

非金属,电极材料,反应粒子,电极消耗

9图 1-1 石墨的晶体结构Figure 1-1 Crystal structure of graphite成研究者所需要的各种不同形状的电极;中的反应粒子浓度较低时，它的较大比表面应速率;他非金属电极材料，它拥有较高的析氧和析一种传统颇受欢迎的非金属电极材料，以上运用到电化学工业以及科研者的实验室试验理染料废水的文献资料较少有报道。本实验作阴极电化学处理亚甲基蓝模拟废水，通过墨电极消耗情况等综合因素确定石墨电极处工艺条件，为工业实际应用提供参考。

线路图,线路图,技术

技术线路图

示意图,实验装置,电极,示意图

Table 2-2 The materisls in experiment2.1.3 试验装置实验所用电极分别为钛钌电极（10×6cm）、石墨电极（10×6cm）、钢板电极（10×6cm），实验装置如图 2-1.

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