Fe-Cu/高岭土粒子电极的制备及3D/EF体系的研究
发布时间：2021-04-05 19:52
电化学氧化技术已经被广泛应用于有机废水处理,其中三维电极/电Fenton（3D/EF）技术结合了三维电极（3D）技术和电Fenton技术的优势于一体,具有催化效率高、能耗低、环境友好等优点。但传统的3D/EF技术通过投加铁盐作为Fenton试剂的来源,存在催化剂投加量难控制且操作复杂,pH适用范围小,使用后催化剂难以回收,需要进一步处理铁泥,增加了处理成本等问题。铁离子负载到粒子电极上,能够解决催化剂难以回收的问题,但通常存在pH适用范围小的缺点。Cu具有类Feonton催化作用同时也具有路易斯酸性,能够自身催化H2O2发生类Feonton反应,加快Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）的循环,同时还可以拓展pH的适用范围。本文提出研磨-浸渍-成型-煅烧法制备了新型的Fe-Cu/高岭土粒子电极,以期得到适用于3D/EF体系的粒子电极。通过单因素试验和正交试验确定了粒子电极的最佳制备条件,考察制备条件对粒子电极性能的影响,得到催化性能良好的粒子电极。将在最佳制备条件下制备得到的粒子电极用于降解罗丹明B（RhB）废水,对影响3D/EF体系催化效果的主要参数进行研究,以确定3D/EF体系的最佳反应条件,主要...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电Ｆｅｎｔｏｎ反应过程的主要机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｆｅｎｔｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
极板间的距离为４ｃｍ。反应器为玻璃槽（１２ｃｍＸ８ＣｍＸ８ｃｍ），有效容积为７６０ｍＬ。??主极板间放置多孔挡板（孔径２？２．５?ｍｍ）以避免短路电流的发生。粒子电极均匀填充??在主机板之间，通过流量计控制进气量在反应器底部曝气。实验装置如图２－１所示。???Ａｉｒ??〇〇??９◎?９?ｒ〇?广??＿＿??图２－１实验装置图（１．直流电源；２．石墨阳极；３．石墨阴极；４．粒子电极；５．反应器；６．曝气装置；??７．磁力搅拌器；）??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ?（１．?ＤＣ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ；?２．?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ａｎｏｄｅ；?３．?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｃａｔｈｏｄｅ；??４．?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ；?５．?ｒｅａｃｔｏｒ；?６．?ａｅｒａｔｏｒ；?７．?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｔｉｒｒｅｒ）??２．３粒子电极的制备过程??目前粒子电极常见的形状有圆柱型和球形两种。其中球形颗粒具有充填均匀、流体??阻力均匀、耐磨性好，故本实验将粒子电极制备成球形颗粒状。本实验中高岭土原材料??为块状，需要将其磨成粉备用。为使粒子电极表面产生孔隙，增加粒子电极的比表面积，??选择碳粉作为造孔剂，同时在煅烧后一部分也会以石墨的形式留在粒子电极中，加快电??子传递速率［９４］。采用煅烧的方法，除去粒子电极中含有的一些挥发性杂质，使负载的催??化剂分解产生具有催化活性的金属氧化物，同时也可以增强粒子电极的机械强度。因此，??本实验采用研磨－浸渍－成型－煅烧等几个步骤制备得到粒子电极。负载非均相类Ｆｅｎｔｏｎ??催化剂的负载量是以单位质量的基体
ｎ??Ｊ?－?ｋ??图２－２?ＲｈＢ的分子结构??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＲｈＢ??２．５．２?ＲｈＢ溶液的紫外可见吸收光谱和标准曲线??根据Ｂｅｅｒ定律，在一定的浓度范围内，染料的吸光度与浓度具有线性关系，可采??用紫外分光光度法进行定量分析。首先利用ＵＶ－５２００型紫外可见分光光度计对ＲｈＢ溶??液进行２００￣８００?ｎｍ的全波长扫描，确定ＲｈＢ的最大吸收波长为５５４?ｎｍ，光谱扫描所得??结果如图２－３所示。??１．２?－??，〇：?ｎ??ｉ?０．６?－?／??．?Ｉ?．?）?．?ｔ?．?Ｉ?．?Ｉ?．??２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００??波长（ｎｍ）??图２－３?ＲｈＢ的紫外－可见吸收光谱??Ｆｉｇ．２－３?ＵＶ－ｖｉｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ＲｈＢ??以去离子水为参照液，分别配置不同浓度的ＲｈＢ溶液在其最大吸收波长５５４?ｎｍ处??测定ＲｈＢ的吸光度，得到ＲｈＢ溶液的标准曲线如图２－４所示。其标准曲线方程为??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]以黄铜矿作为颗粒三维电极的电Fenton氧化处理维尼纶废水中的COD研究[J]. 汤哲人,陈泉源,邓东升,石寒松. 中国环境科学. 2017(01)
[2]三维电极-电Fenton法深度处理造纸废水[J]. 董亚荣,王立栋,张尊举. 中国造纸. 2016(07)
[3]我国水污染现状及治理措施[J]. 曲鸣宇. 企业技术开发. 2016(13)
[4]模拟太阳光协同三维电极/电Fenton降解甲基橙[J]. 刘钰鑫,喻泽斌,彭振波,项国梁,孙玲芳,龚祝清,朱洁,苏丹丹,刘源. 环境工程学报. 2016(04)
[5]电化学处理模拟氨氮废水研究[J]. 王玉飞,闫龙,陈碧,李健,王超. 应用化工. 2015(11)
[6]我国水污染现状及处理措施研究[J]. 董金华. 资源节约与环保. 2014(05)
[7]牺牲阳极电Fenton法对垃圾渗滤液的降解[J]. 祝方,欧文波,程畅,崔珍珍,焦琛,史长苗. 环境化学. 2013(10)
[8]Fe2（MoO4）3类芬顿催化剂的制备及中性条件下降解结晶紫的研究[J]. 杜永芳,宋继梅,王红,赵绍娟,胡海琴. 安徽大学学报(自然科学版). 2012(06)
[9]电-Fenton法处理水体中有机污染物的研究现状与进展[J]. 江野立,李爱民. 环境工程. 2012(S2)
[10]三维电极/电-Fenton法降解苯酚[J]. 范可,程芳琴. 环境工程学报. 2012(02)
本文编号：3120002
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电Ｆｅｎｔｏｎ反应过程的主要机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｆｅｎｔｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
极板间的距离为４ｃｍ。反应器为玻璃槽（１２ｃｍＸ８ＣｍＸ８ｃｍ），有效容积为７６０ｍＬ。??主极板间放置多孔挡板（孔径２？２．５?ｍｍ）以避免短路电流的发生。粒子电极均匀填充??在主机板之间，通过流量计控制进气量在反应器底部曝气。实验装置如图２－１所示。???Ａｉｒ??〇〇??９◎?９?ｒ〇?广??＿＿??图２－１实验装置图（１．直流电源；２．石墨阳极；３．石墨阴极；４．粒子电极；５．反应器；６．曝气装置；??７．磁力搅拌器；）??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ?（１．?ＤＣ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ；?２．?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ａｎｏｄｅ；?３．?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｃａｔｈｏｄｅ；??４．?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ；?５．?ｒｅａｃｔｏｒ；?６．?ａｅｒａｔｏｒ；?７．?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｔｉｒｒｅｒ）??２．３粒子电极的制备过程??目前粒子电极常见的形状有圆柱型和球形两种。其中球形颗粒具有充填均匀、流体??阻力均匀、耐磨性好，故本实验将粒子电极制备成球形颗粒状。本实验中高岭土原材料??为块状，需要将其磨成粉备用。为使粒子电极表面产生孔隙，增加粒子电极的比表面积，??选择碳粉作为造孔剂，同时在煅烧后一部分也会以石墨的形式留在粒子电极中，加快电??子传递速率［９４］。采用煅烧的方法，除去粒子电极中含有的一些挥发性杂质，使负载的催??化剂分解产生具有催化活性的金属氧化物，同时也可以增强粒子电极的机械强度。因此，??本实验采用研磨－浸渍－成型－煅烧等几个步骤制备得到粒子电极。负载非均相类Ｆｅｎｔｏｎ??催化剂的负载量是以单位质量的基体
ｎ??Ｊ?－?ｋ??图２－２?ＲｈＢ的分子结构??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＲｈＢ??２．５．２?ＲｈＢ溶液的紫外可见吸收光谱和标准曲线??根据Ｂｅｅｒ定律，在一定的浓度范围内，染料的吸光度与浓度具有线性关系，可采??用紫外分光光度法进行定量分析。首先利用ＵＶ－５２００型紫外可见分光光度计对ＲｈＢ溶??液进行２００￣８００?ｎｍ的全波长扫描，确定ＲｈＢ的最大吸收波长为５５４?ｎｍ，光谱扫描所得??结果如图２－３所示。??１．２?－??，〇：?ｎ??ｉ?０．６?－?／??．?Ｉ?．?）?．?ｔ?．?Ｉ?．?Ｉ?．??２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００??波长（ｎｍ）??图２－３?ＲｈＢ的紫外－可见吸收光谱??Ｆｉｇ．２－３?ＵＶ－ｖｉｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ＲｈＢ??以去离子水为参照液，分别配置不同浓度的ＲｈＢ溶液在其最大吸收波长５５４?ｎｍ处??测定ＲｈＢ的吸光度，得到ＲｈＢ溶液的标准曲线如图２－４所示。其标准曲线方程为??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]以黄铜矿作为颗粒三维电极的电Fenton氧化处理维尼纶废水中的COD研究[J]. 汤哲人,陈泉源,邓东升,石寒松. 中国环境科学. 2017(01)
[2]三维电极-电Fenton法深度处理造纸废水[J]. 董亚荣,王立栋,张尊举. 中国造纸. 2016(07)
[3]我国水污染现状及治理措施[J]. 曲鸣宇. 企业技术开发. 2016(13)
[4]模拟太阳光协同三维电极/电Fenton降解甲基橙[J]. 刘钰鑫,喻泽斌,彭振波,项国梁,孙玲芳,龚祝清,朱洁,苏丹丹,刘源. 环境工程学报. 2016(04)
[5]电化学处理模拟氨氮废水研究[J]. 王玉飞,闫龙,陈碧,李健,王超. 应用化工. 2015(11)
[6]我国水污染现状及处理措施研究[J]. 董金华. 资源节约与环保. 2014(05)
[7]牺牲阳极电Fenton法对垃圾渗滤液的降解[J]. 祝方,欧文波,程畅,崔珍珍,焦琛,史长苗. 环境化学. 2013(10)
[8]Fe2（MoO4）3类芬顿催化剂的制备及中性条件下降解结晶紫的研究[J]. 杜永芳,宋继梅,王红,赵绍娟,胡海琴. 安徽大学学报(自然科学版). 2012(06)
[9]电-Fenton法处理水体中有机污染物的研究现状与进展[J]. 江野立,李爱民. 环境工程. 2012(S2)
[10]三维电极/电-Fenton法降解苯酚[J]. 范可,程芳琴. 环境工程学报. 2012(02)
本文编号：3120002
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