用于有机废水处理的生物膜电极材料性能研究
发布时间：2021-11-26 08:47
污染物的存在是人类生产活动所遗留下的重大问题，其处理方法应具有反应条件温和、无二次污染、环境友好且易于控制等特点。电化学法兼具有高效和环保的特点，在无害化处理水中有机污染物方面具有一定的优势。电极材料作为电化学技术应用的核心，其开发和性能的充分发挥是解决阳极氧化和生物膜阴极水处理技术的关键。因此，本论文以无害化处理水中有机污染物为目的，对电化学氧化技术和生物膜电极技术的高效应用问题开展一系列基础研究。（1）电催化氧化技术处理有机污染物的研究使用Ti/Sb2O5-SnO2/PbO2电极和Ti/RuO2-TiO2-SnO2电极降解苯酚，由于电极析氧析氯的能力不同，因此，无氯离子时，降解反应以直接电氧化方式进行，低氧超电位的Ru-Ti-Sn电极材料易发生析氧的副反应，与电氧化有机物争夺电子，导致电流效率低于PbO2电极降解体系。加入氯离子后，易于析氯的Ru-Ti-Sn电极优先将氯离子转化为活性氯，以间接电氧化反应为主，...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 电极材料概述
1.1.1 电极材料的分类
1.1.2 电极材料应用及发展历史
1.2 生物膜电极材料的应用
1.2.1 微生物燃料电池
1.2.2 生物传感器
1.2.3 水中污染物去除
1.3 用于有机废水处理的生物膜电极材料
1.3.1 生物膜电极法在有机废水处理中的研究进展
1.3.2 有机污染物生物降解与转化原理
1.3.3 电场对细菌的作用
1.3.4 生物膜电极法的机理简介
1.3.5 生物膜电极法工作效率的影响因素
1.4 论文的选题目的、意义和研究内容
1.4.1 问题的提出
1.4.2 目的和意义
1.4.3 研究内容
1.4.4 创新点
参考文献
第二章 电催化氧化技术在废水处理过程中的应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 电极材料的制备
2.2.3 电解实验
2.2.4 分析测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氯离子存在对 PbO_2和 Ru-Ti-Sn 电极电氧化降解苯酚的影响
2.3.2 在 PbO_2和 Ru-Ti-Sn 电极上苯酚电化学氧化过程的 UV光谱
2.3.3 氯离子浓度对苯酚电解过程的影响
2.3.4 氟离子掺杂对 PbO_2电极性能的影响
2.3.5 F--PbO_2和 PbO_2电极体系中苯胺降解过程紫外光谱研究40
2.3.6 苯胺降解过程中间产物浓度变化
2.3.7 F--PbO_2电极和 PbO_2电极表面形态
2.3.8 F-掺杂对 PbO_2电极电化学性质的影响
2.4 本章小结
参考文献
第三章 生物膜电极材料的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 苯酚高效降解菌种的提取和驯化
3.2.3 生物膜电极材料的制备
3.2.4 生物膜电极材料的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 苯酚降解菌的生长特征及降解性能
3.3.2 苯酚降解细菌形貌表征
3.3.3 生物膜电极形貌表征
3.3.4 生物膜电极电化学性能测试
3.3.5 生物膜电极降解效果比较
3.4 本章小结
参考文献
第四章 生物膜电极性能影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
4.2.2 生物膜电极材料表面膜层厚度测定原理
4.2.3 生物膜电极的制备
4.2.4 降解实验
4.2.5 测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物膜厚度对生物膜电极降解性能的影响
4.3.2 降解体系组份对生物膜电极降解性能的影响
4.3.3 生物膜电极材料使用方式对生物膜电极降解性能的影响
4.3.4 溶解氧对生物膜电极降解性能的影响
4.4 本章小结
参考文献
第五章 生物膜电极表面膜层厚度的影响因素
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与仪器
5.2.2 电极材料的制备
5.2.3 电极电化学性能测试
5.2.4 生物膜厚度计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 基底材料和制备条件对生物膜电极制备速度的影响
5.3.2 细菌含量对生物膜电极制备速度的影响
5.3.3 环境温度对生物膜电极制备速度的影响
5.3.4 苯酚初始浓度对生物膜电极制备速度的影响
5.3.5 电流强度对生物膜电极制备速度的影响
5.4 本章小结
参考文献
第六章 生物膜电极材料的选择性研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂和仪器
6.2.2 生物膜电极的制备
6.2.3 酶电极的制备
6.2.4 水性漆废水的预处理
6.2.5 分析测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 H_2O_2催化响应研究
6.3.2 生物膜电极法在水性漆废水处理中的可行性研究
6.3.3 生物膜电极法在香兰素废水处理中的可行性研究
6.4 本章小结
参考文献
第七章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
作者简介及攻读博士学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力铅酸电池的发展现状及其使用寿命的研究进展[J]. 李伟,胡勇. 中国制造业信息化. 2011(07)
[2]溶解氧对电极生物膜反硝化性能的影响[J]. 吕江维,刘佳,沈宏,冯玉杰. 哈尔滨工业大学学报. 2011(02)
[3]微生物燃料电池阳极系统的最新研究进展[J]. 张玲,彭蜀君,叶路生,毛翔洲,谢晴,但德忠. 中国测试. 2010(05)
[4]Electrochemical Oxidation of Chlorimuron-ethyl on Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2 Anode for Waste Water Treatment[J]. YU Shi-jun~(1,2),XUE Bin~2,WANG Jian-ya~(2*),SUN Jian~2 and SHEN Zhi-qiu~1 1.School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116012,P.R.China; 2.School of Petrochemical Engineering,Shenyang University of Technology,Liaoyang 111003,P.R.China. Chemical Research in Chinese Universities. 2010(04)
[5]Feasibility and advantage of biofilm-electrode reactor for phenol degradation[J]. ZHANG Xuena1,2,HUANG Weimin1,2,WANG Xuan1,GAO Yu1,LIN Haibo1,21.College of Chemistry,Jilin University,Changchun 130012,China2.Key Laboratory of Surface and Interface Chemistry of Jilin Province,Jilin University,Changchun 130012,China. Journal of Environmental Sciences. 2009(09)
[6]锂二次电池金属氟化物正极材料研究进展[J]. 王欣,王先友,伍文,王国宝,曹俊琪. 电源技术. 2009(03)
[7]隔膜式电解槽生物膜阴极降解苯酚的过程及其条件的优化[J]. 张雪娜,黄卫民,高宇,王璇,林海波. 高等学校化学学报. 2009(01)
[8]滤压式电解槽中氨氮间接电氧化反应动力学[J]. 徐红,苏静,项新亮,黄卫民,林海波. 高等学校化学学报. 2008(07)
[9]20kV/cm高压脉冲电场下外界因素对大肠杆菌杀灭效果的影响[J]. 方婷,王仁丽,严志明,陈锦权. 贵州大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]膜分离技术及其在废水处理中的应用[J]. 陈翠萍,谌伟艳. 污染防治技术. 2007(03)
博士论文
[1]生物膜电极法降解酚类有机污染物的研究[D]. 张雪娜.吉林大学 2010
[2]新型氧化酶电极的研制和性能表征研究[D]. 李彤.河北大学 2004
硕士论文
[1]电极生物膜SBR反硝化脱氮实验研究[D]. 郝桂玉.山东师范大学 2003
本文编号：3519797
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 电极材料概述
1.1.1 电极材料的分类
1.1.2 电极材料应用及发展历史
1.2 生物膜电极材料的应用
1.2.1 微生物燃料电池
1.2.2 生物传感器
1.2.3 水中污染物去除
1.3 用于有机废水处理的生物膜电极材料
1.3.1 生物膜电极法在有机废水处理中的研究进展
1.3.2 有机污染物生物降解与转化原理
1.3.3 电场对细菌的作用
1.3.4 生物膜电极法的机理简介
1.3.5 生物膜电极法工作效率的影响因素
1.4 论文的选题目的、意义和研究内容
1.4.1 问题的提出
1.4.2 目的和意义
1.4.3 研究内容
1.4.4 创新点
参考文献
第二章 电催化氧化技术在废水处理过程中的应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 电极材料的制备
2.2.3 电解实验
2.2.4 分析测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氯离子存在对 PbO_2和 Ru-Ti-Sn 电极电氧化降解苯酚的影响
2.3.2 在 PbO_2和 Ru-Ti-Sn 电极上苯酚电化学氧化过程的 UV光谱
2.3.3 氯离子浓度对苯酚电解过程的影响
2.3.4 氟离子掺杂对 PbO_2电极性能的影响
2.3.5 F--PbO_2和 PbO_2电极体系中苯胺降解过程紫外光谱研究40
2.3.6 苯胺降解过程中间产物浓度变化
2.3.7 F--PbO_2电极和 PbO_2电极表面形态
2.3.8 F-掺杂对 PbO_2电极电化学性质的影响
2.4 本章小结
参考文献
第三章 生物膜电极材料的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 苯酚高效降解菌种的提取和驯化
3.2.3 生物膜电极材料的制备
3.2.4 生物膜电极材料的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 苯酚降解菌的生长特征及降解性能
3.3.2 苯酚降解细菌形貌表征
3.3.3 生物膜电极形貌表征
3.3.4 生物膜电极电化学性能测试
3.3.5 生物膜电极降解效果比较
3.4 本章小结
参考文献
第四章 生物膜电极性能影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
4.2.2 生物膜电极材料表面膜层厚度测定原理
4.2.3 生物膜电极的制备
4.2.4 降解实验
4.2.5 测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物膜厚度对生物膜电极降解性能的影响
4.3.2 降解体系组份对生物膜电极降解性能的影响
4.3.3 生物膜电极材料使用方式对生物膜电极降解性能的影响
4.3.4 溶解氧对生物膜电极降解性能的影响
4.4 本章小结
参考文献
第五章 生物膜电极表面膜层厚度的影响因素
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与仪器
5.2.2 电极材料的制备
5.2.3 电极电化学性能测试
5.2.4 生物膜厚度计算
5.3 结果与讨论
5.3.1 基底材料和制备条件对生物膜电极制备速度的影响
5.3.2 细菌含量对生物膜电极制备速度的影响
5.3.3 环境温度对生物膜电极制备速度的影响
5.3.4 苯酚初始浓度对生物膜电极制备速度的影响
5.3.5 电流强度对生物膜电极制备速度的影响
5.4 本章小结
参考文献
第六章 生物膜电极材料的选择性研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂和仪器
6.2.2 生物膜电极的制备
6.2.3 酶电极的制备
6.2.4 水性漆废水的预处理
6.2.5 分析测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 H_2O_2催化响应研究
6.3.2 生物膜电极法在水性漆废水处理中的可行性研究
6.3.3 生物膜电极法在香兰素废水处理中的可行性研究
6.4 本章小结
参考文献
第七章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
作者简介及攻读博士学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力铅酸电池的发展现状及其使用寿命的研究进展[J]. 李伟,胡勇. 中国制造业信息化. 2011(07)
[2]溶解氧对电极生物膜反硝化性能的影响[J]. 吕江维,刘佳,沈宏,冯玉杰. 哈尔滨工业大学学报. 2011(02)
[3]微生物燃料电池阳极系统的最新研究进展[J]. 张玲,彭蜀君,叶路生,毛翔洲,谢晴,但德忠. 中国测试. 2010(05)
[4]Electrochemical Oxidation of Chlorimuron-ethyl on Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2 Anode for Waste Water Treatment[J]. YU Shi-jun~(1,2),XUE Bin~2,WANG Jian-ya~(2*),SUN Jian~2 and SHEN Zhi-qiu~1 1.School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116012,P.R.China; 2.School of Petrochemical Engineering,Shenyang University of Technology,Liaoyang 111003,P.R.China. Chemical Research in Chinese Universities. 2010(04)
[5]Feasibility and advantage of biofilm-electrode reactor for phenol degradation[J]. ZHANG Xuena1,2,HUANG Weimin1,2,WANG Xuan1,GAO Yu1,LIN Haibo1,21.College of Chemistry,Jilin University,Changchun 130012,China2.Key Laboratory of Surface and Interface Chemistry of Jilin Province,Jilin University,Changchun 130012,China. Journal of Environmental Sciences. 2009(09)
[6]锂二次电池金属氟化物正极材料研究进展[J]. 王欣,王先友,伍文,王国宝,曹俊琪. 电源技术. 2009(03)
[7]隔膜式电解槽生物膜阴极降解苯酚的过程及其条件的优化[J]. 张雪娜,黄卫民,高宇,王璇,林海波. 高等学校化学学报. 2009(01)
[8]滤压式电解槽中氨氮间接电氧化反应动力学[J]. 徐红,苏静,项新亮,黄卫民,林海波. 高等学校化学学报. 2008(07)
[9]20kV/cm高压脉冲电场下外界因素对大肠杆菌杀灭效果的影响[J]. 方婷,王仁丽,严志明,陈锦权. 贵州大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]膜分离技术及其在废水处理中的应用[J]. 陈翠萍,谌伟艳. 污染防治技术. 2007(03)
博士论文
[1]生物膜电极法降解酚类有机污染物的研究[D]. 张雪娜.吉林大学 2010
[2]新型氧化酶电极的研制和性能表征研究[D]. 李彤.河北大学 2004
硕士论文
[1]电极生物膜SBR反硝化脱氮实验研究[D]. 郝桂玉.山东师范大学 2003
本文编号：3519797
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