石墨毡催化电极制备及其电化学氧化性能研究

发布时间：2017-06-10 20:07

  本文关键词：石墨毡催化电极制备及其电化学氧化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电化学氧化法可通过直接氧化法和间接氧化法对废水中的有机污染物进行降解净化,其处理效果受电极材料的影响较大。阳极材料研究已较为成熟,阴极因可促进氧还原产生具有强氧化性的物质提高间接氧化效果,得到广泛关注。本课题采用浸渍法制备蒽醌类物质修饰石墨毡催化电极,与钛涂钌铱(Ti/RuO_2-IrO_2)阳极构建电解体系,通过电化学氧化酸性红B模拟废水,考察蒽醌类物质的催化性能,确定最佳反应条件,筛选出较优电化学体系,并开展头孢合成废水电化学氧化试验研究,考察石墨毡催化电极的氧化特性和适用性。主要结论如下:1)采用浸渍法制备蒽醌类物质修饰石墨毡催化电极,并对其进行SEM、XRD和循环伏安表征。结果表明,石墨毡具有良好的孔隙结构,可为气体扩散提供良好的基础,蒽醌修饰石墨毡和2-乙基蒽醌修饰石墨毡表面有蒽醌晶体和2-乙基蒽醌晶体存在,且蒽醌和2-乙基蒽醌的存在可促进石墨毡上氧的还原或增加氧还原所产生的强氧化物质的量,从而促进阴极间接催化氧化降解有机污染物。2)以Ti/RuO_2-IrO_2为阳极,分别以石墨毡、蒽醌修饰石墨毡和2-乙基蒽醌修饰石墨毡为阴极,电化学氧化降解酸性红B模拟废水(200mg/L)。结果表明,2-乙基蒽醌修饰石墨毡的电催化氧化性能最好,其最佳电解条件为电流密度90mA·cm-2、电解时间30min、Na2SO4浓度0.2mol·L-1、极板间距2cm和初始pH3.0,此条件下,酸性红B去除率达到99%,电化学能耗为0.19kWh·g-1。3)以Ti/RuO_2-IrO_2为阳极、2-乙基蒽醌修饰石墨毡为阴极电化学氧化降解头孢合成废水,确定最佳电解条件为电流密度150mA·cm-2、电解时间50min、Na2SO4浓度0.1mol·L-1、极板间距2cm和初始pH7.0,原水水质为COD 25000~30 000mg·L-1,BOD5 7100~7950mg·L-1,色度2300~2680度,氨氮850~1300mg·L-1时,头孢合成废水COD、色度、氨氮的平均去除率可分别达到40%、68%和30%,BOD5/COD从0.27升高至0.42。
【关键词】：电化学氧化 蒽醌类物质 石墨毡 催化电极 酸性红B 头孢合成废水
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 电化学氧化原理9
• 1.2 影响电化学氧化处理效果的主要因素9-11
• 1.2.1 电极材料9-11
• 1.2.2 反应控制条件11
• 1.3 电化学氧化法在工业废水处理中的应用11-13
• 1.3.1 电化学氧化法在制药废水中的应用11-12
• 1.3.2 电化学氧化法在焦化废水中的应用12
• 1.3.3 电化学氧化法在含油废水中的应用12
• 1.3.4 电化学氧化法在印染废水中的应用12-13
• 1.4 本课题研究目的意义与主要内容13-15
• 1.4.1 本课题研究目的及意义13
• 1.4.2 本课题研究内容13-15
• 第2章 石墨毡催化电极的制备及表征15-23
• 2.1 试验材料与方法15-16
• 2.1.1 试验药品15
• 2.1.2 试验装置15-16
• 2.1.3 分析方法16
• 2.2 石墨毡催化电极的制备16-17
• 2.2.1 石墨毡的前处理16-17
• 2.2.2 蒽醌类物质的修饰17
• 2.3 石墨毡催化电极的表征17-21
• 2.3.1 SEM表征17-19
• 2.3.2 XRD表征19
• 2.3.3 循环伏安表征19-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 石墨毡催化电极催化性能研究23-43
• 3.1 试验材料与方法23-26
• 3.1.1 试验废水23
• 3.1.2 试验装置及操作步骤23-24
• 3.1.3 分析方法24-26
• 3.2 石墨毡电化学氧化降解酸性红B26-30
• 3.2.1 最佳试验条件的确定26-29
• 3.2.2 石墨毡阴极稳定性研究29-30
• 3.3 蒽醌修饰石墨毡阴极电化学氧化降解酸性红B30-35
• 3.3.1 最佳条件的确定30-34
• 3.3.2 蒽醌修饰石墨毡阴极稳定性研究34-35
• 3.4 2-乙基蒽醌修饰石墨毡阴极电化学氧化降解酸性红B35-39
• 3.4.1 最佳实验条件的确定35-38
• 3.4.2 2-乙基蒽醌蒽醌修饰石墨毡阴极稳定性研究38-39
• 3.5 较优阴极筛选39-40
• 3.5.1 最佳反应条件对比39-40
• 3.5.2 最佳反应条件处理效果对比40
• 3.6 本章小结40-43
• 第4章 2-乙基蒽醌修饰石墨毡阴极处理头孢合成废水43-51
• 4.1 试验材料和方法43-44
• 4.1.1 试验用水43
• 4.1.2 试验装置及操作步骤43
• 4.1.3 分析方法43-44
• 4.2 最佳试验条件的确定44-47
• 4.2.1 最佳电流密度的确定44
• 4.2.2 最佳电解时间的确定44-45
• 4.2.3 最佳电解质浓度的确定45-46
• 4.2.4 最佳极板间距的确定46-47
• 4.2.5 最佳初始pH的确定47
• 4.3 头孢合成废水可生化性研究47-48
• 4.4 电化学体系应用稳定性研究48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 结论51-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间所发表的论文57-59
• 致谢59

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