NiO/TiO 2 纳米电极高效去除地下水中硝酸盐的研究
发布时间：2022-12-18 00:27
地下水中硝酸盐污染,可危害居民身体健康,威胁饮用水安全,已成为世界各国关注的环境问题,研究者开发了多种方法去除地下水中的硝酸盐。其中,电化学法相对操作简便、成本较低且环境友好,而受到广泛的关注。但是传统的电化学法去除水中硝酸盐效率较低,电极对产物的选择性不够强且电极寿命短。因此,需要开发新的电极以高效去除地下水中硝酸盐,提高性能且降低成本。本研究以Ti板作为电极材料,利用氧化还原法制备TiO2纳米电极,在此基础上,结合化学水浴法负载Ni离子,成功开发了 NiO/Ti02纳米电极。采用单因素控制变量法对电极制备过程进行优化,表明在水浴时间为10 min,锻烧温度为500℃条件下制备的NiO/TiO2纳米电极对硝酸盐去除率高达90.4%。通过多种表征手段发现,电极表面有大量的TiO2纳米孔,并存在少量的的金属Ni。以Pt电极作为阳极,NiO/TiO2纳米电极作为阴极,研究了电流密度、初始浓度、温度以及pH等实验条件对硝酸盐去除效率的影响。结果表明:（1）电流密度为10-50 nmA/cm2时,电极对硝酸...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 地下水中硝酸盐污染现状与危害
1.1.1 地下水硝酸盐的污染现状
1.1.2 地下水硝酸盐污染的原因
1.1.3 地下水硝酸盐污染的危害
1.2 硝酸盐去除方法
1.2.1 物理法
1.2.2 化学法
1.2.3 生物法
1.2.4 电化学法
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.4 本研究创新点
1.5 技术路线
2 电极制备与表征
2.1 实验材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验装置
2.1.4 实验方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 NiO/TiO_2纳米电极优化
2.2.2 NiO/TiO_2纳米电极表征
2.3 小结
3 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐影响因素研究
3.1 实验材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 实验装置
3.1.4 实验方法
3.1.5 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 影响因素研究
3.2.2 反应动力学研究
3.2.3 NiO/TiO_2纳米电极对实际地下水中硝酸盐的去除
3.3 小结
4 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐条件优化
4.1 实验材料与方法
4.1.1 实验材料与设备
4.1.2 实验设计
4.1.3 实验方法
4.1.4 分析与测试
4.2 结果与讨论
4.2.1 反应方程式拟合
4.2.2 反应条件优化
4.3 小结
5 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐机理研究
5.1 实验材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验装置
5.1.4 实验方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 循环伏安法
5.2.2 塔菲尔曲线法
5.3 小结
6 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处置技术[J]. 王肖杭. 山东工业技术. 2019(13)
[2]地下水污染的根源及其治理分析[J]. 刘学伟,王玉慧,李莎. 环境与发展. 2018(12)
[3]异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究[J]. 张婷月,丁钰,黄民生. 华东师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]中国硝酸盐脆弱区划分与面源污染阻控[J]. 马林,卢洁,赵浩,柏兆海,胡春胜. 农业环境科学学报. 2018(11)
[5]鲁中山丘区地下水硝酸盐污染状况研究[J]. 谭志容,啜云香,王新华,赵季初. 地下水. 2018(05)
[6]PRB技术修复地下水硝酸盐污染研究进展[J]. 覃海富,张卫民,马文洁,钱程,熊霞,樊晓燃. 工业安全与环保. 2018(08)
[7]反硝化菌在地下水中除硝酸盐的应用进展[J]. 白也,张多英,曾伟民,赵丹丹,张彦龙,张淑梅. 生物技术. 2018(04)
[8]内蒙古东北部地区地下水中硝酸盐污染的分析[J]. 李进安,王超,张苏鲁. 西部探矿工程. 2018(07)
[9]地下水中硝酸盐污染来源与防治研究进展[J]. 王恒. 绿色科技. 2018(10)
[10]硫自养反硝化处理高硝态氮废水的运行特性研究[J]. 任争鸣,王东,王燕,王硕,李激. 中国给水排水. 2017(15)
博士论文
[1]载Pt催化剂上氢气选择催化还原氮氧化物的研究[D]. 张肖肖.大连理工大学 2015
[2]聚吡咯纳米线修饰电极的电催化研究—硝酸根离子的电催化还原[D]. 张秀玲.天津大学 2006
[3]催化还原去除地下水中硝酸盐的研究[D]. 张燕.浙江大学 2003
硕士论文
[1]绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属对地下水中硝酸盐的去除研究[D]. 赵云.太原理工大学 2018
[2]催化还原法脱氮技术研究[D]. 许晓杰.北京化工大学 2018
[3]氢自养反硝化与纳米铁还原耦合体系去除地下水中硝酸盐研究[D]. 周艳.成都理工大学 2018
[4]Me/GO/Ti阴极的制备及电催化还原硝酸盐氮的研究[D]. 王思.陕西科技大学 2018
[5]基于TiO2纳米管阵列的纳米复合电极制备及其超电容性能研究[D]. 王帅.太原理工大学 2017
[6]TiO2纳米电极去除地下水中硝酸盐研究[D]. 王乐乐.中国地质大学(北京) 2016
[7]Pd-Cu/TiO2纳米纤维催化还原地下水硝酸盐的研究[D]. 王俏.哈尔滨工业大学 2015
[8]电化学/催化加氢耦合工艺去除水中硝酸盐氮的效能研究[D]. 张志强.哈尔滨工业大学 2014
[9]弱透水层硝酸盐迁移转化影响因素的研究[D]. 谢雪.吉林大学 2011
[10]零价铁法去除地下水中硝酸盐的试验研究[D]. 姚松涛.沈阳建筑大学 2011
本文编号：3720956
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 地下水中硝酸盐污染现状与危害
1.1.1 地下水硝酸盐的污染现状
1.1.2 地下水硝酸盐污染的原因
1.1.3 地下水硝酸盐污染的危害
1.2 硝酸盐去除方法
1.2.1 物理法
1.2.2 化学法
1.2.3 生物法
1.2.4 电化学法
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.4 本研究创新点
1.5 技术路线
2 电极制备与表征
2.1 实验材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 实验装置
2.1.4 实验方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 NiO/TiO_2纳米电极优化
2.2.2 NiO/TiO_2纳米电极表征
2.3 小结
3 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐影响因素研究
3.1 实验材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 实验装置
3.1.4 实验方法
3.1.5 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 影响因素研究
3.2.2 反应动力学研究
3.2.3 NiO/TiO_2纳米电极对实际地下水中硝酸盐的去除
3.3 小结
4 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐条件优化
4.1 实验材料与方法
4.1.1 实验材料与设备
4.1.2 实验设计
4.1.3 实验方法
4.1.4 分析与测试
4.2 结果与讨论
4.2.1 反应方程式拟合
4.2.2 反应条件优化
4.3 小结
5 NiO/TiO_2纳米电极去除硝酸盐机理研究
5.1 实验材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验装置
5.1.4 实验方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 循环伏安法
5.2.2 塔菲尔曲线法
5.3 小结
6 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处置技术[J]. 王肖杭. 山东工业技术. 2019(13)
[2]地下水污染的根源及其治理分析[J]. 刘学伟,王玉慧,李莎. 环境与发展. 2018(12)
[3]异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究[J]. 张婷月,丁钰,黄民生. 华东师范大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]中国硝酸盐脆弱区划分与面源污染阻控[J]. 马林,卢洁,赵浩,柏兆海,胡春胜. 农业环境科学学报. 2018(11)
[5]鲁中山丘区地下水硝酸盐污染状况研究[J]. 谭志容,啜云香,王新华,赵季初. 地下水. 2018(05)
[6]PRB技术修复地下水硝酸盐污染研究进展[J]. 覃海富,张卫民,马文洁,钱程,熊霞,樊晓燃. 工业安全与环保. 2018(08)
[7]反硝化菌在地下水中除硝酸盐的应用进展[J]. 白也,张多英,曾伟民,赵丹丹,张彦龙,张淑梅. 生物技术. 2018(04)
[8]内蒙古东北部地区地下水中硝酸盐污染的分析[J]. 李进安,王超,张苏鲁. 西部探矿工程. 2018(07)
[9]地下水中硝酸盐污染来源与防治研究进展[J]. 王恒. 绿色科技. 2018(10)
[10]硫自养反硝化处理高硝态氮废水的运行特性研究[J]. 任争鸣,王东,王燕,王硕,李激. 中国给水排水. 2017(15)
博士论文
[1]载Pt催化剂上氢气选择催化还原氮氧化物的研究[D]. 张肖肖.大连理工大学 2015
[2]聚吡咯纳米线修饰电极的电催化研究—硝酸根离子的电催化还原[D]. 张秀玲.天津大学 2006
[3]催化还原去除地下水中硝酸盐的研究[D]. 张燕.浙江大学 2003
硕士论文
[1]绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属对地下水中硝酸盐的去除研究[D]. 赵云.太原理工大学 2018
[2]催化还原法脱氮技术研究[D]. 许晓杰.北京化工大学 2018
[3]氢自养反硝化与纳米铁还原耦合体系去除地下水中硝酸盐研究[D]. 周艳.成都理工大学 2018
[4]Me/GO/Ti阴极的制备及电催化还原硝酸盐氮的研究[D]. 王思.陕西科技大学 2018
[5]基于TiO2纳米管阵列的纳米复合电极制备及其超电容性能研究[D]. 王帅.太原理工大学 2017
[6]TiO2纳米电极去除地下水中硝酸盐研究[D]. 王乐乐.中国地质大学(北京) 2016
[7]Pd-Cu/TiO2纳米纤维催化还原地下水硝酸盐的研究[D]. 王俏.哈尔滨工业大学 2015
[8]电化学/催化加氢耦合工艺去除水中硝酸盐氮的效能研究[D]. 张志强.哈尔滨工业大学 2014
[9]弱透水层硝酸盐迁移转化影响因素的研究[D]. 谢雪.吉林大学 2011
[10]零价铁法去除地下水中硝酸盐的试验研究[D]. 姚松涛.沈阳建筑大学 2011
本文编号：3720956
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