钛基改性DSA电极的制备及用于含油污水处理的研究

发布时间：2017-08-26 14:29

  本文关键词：钛基改性DSA电极的制备及用于含油污水处理的研究

  更多相关文章： 形稳阳极 电催化氧化 除油 杀菌

【摘要】：目前国内许多油田都进入了高含水后期开采阶段,为了提高原油的采收率,一般会采用二次采油及三次采油的采收方式。在此过程中会产生大量的含油污废水,这些含油污水成分异常复杂,其中所含的污染物会对生态环境造成严重破坏,而硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌等则会对输水管道造成腐蚀和堵塞。传统的物化法、生物法、化学法等对油的去除效果不好,且成本高昂,因此,寻找一条新的含油污水处理途径显得尤为重要。近年来兴起的高级氧化技术正受到越来越多的关注,而电催化氧化正是高级氧化的一种,其原理是电极在电解过程中会产生自由基,利用自由基的强氧化性将污染物去除,并有效杀灭水中细菌。本课题采用溶胶-凝胶法制备了钛基改性DSA电极(也称形稳阳极),用扫描电子显微镜(SEM)观察所制备电极表面涂层的形貌、X射线能谱仪(EDS)分析电极表面元素组成及各元素的原子比、X射线衍射仪(XRD)测定电极涂层的晶体结构,对电极进行表征分析。结果表明,稀土的掺杂可使电极表面晶粒细化,增加涂层的比表面积,提高电极的催化活性。用所制备的Ti/RuO2-IrO2电极、Ti/IrO2-Ta2O5电极,Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2电极处理含油污水,筛选出最佳阳极材料,然后通过单因素实验考察了除油时电极的最优工作参数,包括pH值、电极间距、电流密度、污水温度、电解时间等,得出如下结论:以最佳阳极材料Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2电极为阳极,同尺寸的钛电极为阴极,在电极间距为15mm,电流密度为30mA/cm2,pH值为3,温度为30℃,电解时间为60min的条件下,其对油的去除率达到了93.9%,并用正交实验对其进行了验证。用气相色谱仪测定处理前及处理后的污水的成分,推测其降解历程为:污水中的总石油烃成分逐渐由大分子物质转化为小分子物质,或者被矿化为CO2;最后考察了Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2电极对硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的杀菌效果,得到其最佳工艺条件为:电极间距为20mm,电流密度为20mA/cm2,pH值为5,电解时间为30min,在此工艺下,三种细菌的杀菌率分别达到了99.94%、99.33%、99.31%。
【关键词】：形稳阳极 电催化氧化 除油 杀菌
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 创新点摘要7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 含油污水的研究现状11-14
• 1.1.1 含油污水的来源11
• 1.1.2 含油污水的特点11-12
• 1.1.3 含油污水的危害12
• 1.1.4 含油污水的处理技术12-14
• 1.2 电催化氧化技术在水处理方面的研究14-15
• 1.2.1 电催化氧化技术原理概述14-15
• 1.2.2 电催化氧化技术的发展15
• 1.3 DSA电极的发展与研究15-18
• 1.3.1 DSA电极概述15
• 1.3.2 DSA电极的特点15-16
• 1.3.3 DSA电极的发展现状16-17
• 1.3.4 DSA电极的制备方法17-18
• 1.4 选题意义和研究内容18-21
• 1.4.1 选题意义18-19
• 1.4.2 研究内容19
• 1.4.3 技术路线图19-21
• 第二章 实验内容与研究方法21-27
• 2.1 实验材料21-22
• 2.1.1 实验试剂21
• 2.1.2 实验仪器及设备21-22
• 2.2 电极的制备22-24
• 2.2.1 基体的选择与预处理22-23
• 2.2.2 活性层的选择与制备23
• 2.2.3 电极制备注意事项23-24
• 2.3 电极形貌与结构分析24-25
• 2.3.1 SEM及EDS分析24
• 2.3.2 XRD分析24
• 2.3.3 含油污水处理实验24-25
• 2.4 含油废水水质分析方法25-27
• 2.4.1 含油量25-26
• 2.4.2 菌含量26-27
• 第三章 钛基氧化物涂层电极的制备及材料表征27-36
• 3.1 钛基Ti/RuO_2-IrO_2涂层电极制备与表征27-30
• 3.1.1 钛基Ti/RuO_2-IrO_2涂层电极的制备方法27-28
• 3.1.2 钛基Ti/RuO_2-IrO_2涂层电极形貌分析（SEM）28-29
• 3.1.3 钛基Ti/RuO_2-IrO_2涂层电极的结构分析（XRD分析）29-30
• 3.2 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5涂层电极制备与表征30-32
• 3.2.1 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5涂层电极的制备方法30
• 3.2.2 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5涂层电极形貌分析（SEM）30-31
• 3.2.3 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5涂层电极的的结构分析（XRD分析）31-32
• 3.3 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2涂层电极制备与表征32-35
• 3.3.1 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2涂层电极的制备方法32
• 3.3.2 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2涂层电极形貌分析（SEM）32-33
• 3.3.3 钛基Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2涂层电极的的结构分析（XRD分析）33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 钛基电极催化氧化除油效果的研究及降解机理初探36-45
• 4.1 除油效果单因素实验研究36-41
• 4.1.1 阳极材料的确定36-37
• 4.1.2 电极间距的影响37-38
• 4.1.3 电流密度的影响38-39
• 4.1.4 污水pH的影响39-40
• 4.1.5 污水温度的影响40
• 4.1.6 电解时间的影响40-41
• 4.2 除油效果正交实验研究41-42
• 4.3 降解机理和降解历程42-44
• 4.3.1 降解机理初探42-43
• 4.3.2 油的降解历程43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 DSA电极电化学杀菌效果的研究45-55
• 5.1 油田污水的电化学杀菌机理及细菌测定方法45-46
• 5.1.1 电化学杀菌机理45
• 5.1.2 细菌测定方法45-46
• 5.2 硫酸盐还原菌杀菌实验研究46-49
• 5.2.1 电流密度的影响47-48
• 5.2.2 电极间距的影响48
• 5.2.3 污水pH的影响48-49
• 5.2.4 电解时间的影响49
• 5.3 铁细菌杀菌实验研究49-52
• 5.3.1 电流密度的影响49-50
• 5.3.2 电极间距的影响50-51
• 5.3.3 污水pH的影响51
• 5.3.4 电解时间的影响51-52
• 5.4 腐生菌杀菌实验研究52-54
• 5.4.1 电流密度的影响52
• 5.4.2 电极间距的影响52-53
• 5.4.3 污水pH的影响53-54
• 5.4.4 电解时间的影响54
• 5.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 发表文章目录60-61
• 致谢61-62

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