铝/铁双电极异步周期换向电凝聚法处理模拟染料废水及其机理研究
发布时间：2023-12-03 20:25
作为具有诸多优点的电化学水处理方法之一,电凝聚法一般会使用金属铝和铁作为牺牲阳极,但处理过程中,很难避免牺牲阳极表面钝化及电化学极化现象,进而影响处理效果、增加能耗,从而限制了该方法的实际应用。根据有关理论,可以采用阴极还原法去除电极表面已经存在的氧化膜,以实现金属阳极的进一步溶解,恢复导电能力,提高对废水的处理效果。基于此,作者所在课题组开发出了铝铁电极周期换向电源电凝聚法处理废水工艺,取得了较好的处理效果。但该工艺采用的是同步换向方式,铝阳极和铁阳极通电时间相等,有可能造成铝离子在废水中的剩余而影响水质。为此本研究采用铝铁双电极异步周期换向方式强化传统的电凝聚法,对目前市场上使用量大、结构上分别具有蒽醌、偶氮和杂环结构等有代表性的三种活性染料(活性艳蓝X-BR、活性黄X-R、活性嫩黄X-6G)作为目标物进行处理,以期实现减缓或避免阳极钝化和电化学极化改善处理效果的同时,减少铝离子在废水中的剩余,提高废水整体处理效果。对于每一种染料模拟废水,分别以铁、铝作为电极,首先采用同步周期换向电凝聚法进行处理,考察各处理条件的影响并确定最佳反应条件,再采用异步周期换向电凝聚法进行处理,对比该方...
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 染料及染工业废水概述
1.1.1 染料分类及其发光原理
1.1.2 染料工业废水
1.2 染料工业废水处理技术研究进展
1.2.1 物理化学法
1.2.2 化学法
1.2.3 生化法
1.3 研究内容的理论依据
1.4 研究目的和意义
1.5 研究内容和技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 创新点
第2章 实验装置与方法
2.1 实验原理
2.2 研究装置
2.3 实验材料
2.4 实验过程
2.4.1 模拟废水配制
2.4.2 电极的处理
2.4.3 实验步骤
2.4.4 模拟废水的标准曲线
2.5 分析方法
2.5.1 产物结构
2.5.2 脱色率
2.5.3 絮体成分分析(ICP方法)
2.5.4 COD测定
2.5.5 电极表面的扫描电镜检测(SEM)
2.5.6 电能消耗
2.5.7 极化曲线和塔菲尔曲线的测定
2.5.8 电导率的测定
2.5.9 反应产物结构分析(红外吸收光谱)
2.5.10 絮体粒径分析(激光粒度分析)
第3章 异步周期换向电凝聚法处理模拟染料废水研究
3.1 异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水研究
3.1.1 异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水影响因素研究
3.1.2 反应动力学分析
3.1.3 结果稳定性
3.1.4 能耗分析
3.1.5 小结
3.2 异步周期换向电凝聚法处理活性黄X-R模拟染料废水研究
3.2.1 异步周期换向电凝聚法处理活性黄X-R模拟染料废水影响因素研究
3.2.2 反应动力学分析
3.2.3 结果稳定性
3.2.4 能耗分析
3.2.5 小结
3.3 异步周期换向电凝聚法处理活性嫩黄X-6G模拟染料废水研究
3.3.1 异步周期换向电凝聚法处理活性嫩黄X-6G模拟染料废水影响因素研究
3.3.2 反应动力学分析
3.3.3 结果稳定性
3.3.4 能耗分析
3.3.5 小结
3.4 反应条件正交试验研究
3.4.1 正交试验AHP模型与AHP分析方法
3.4.2 结果与分析
第4章 异步周期换向强化电凝聚及消除极板钝化的过程与机理研究
4.1 周期换向电凝聚过程脱色和COD去除主导作用判断
4.1.1 脱色过程的主导作用判断
4.1.2 COD去除过程的主导作用判断
4.1.3 小结
4.2 活性染料反应机理分析
4.2.1 活性染料处理前后紫外-可见扫描光谱分析
4.2.2 活性染料处理前后红外扫描光谱分析
4.2.3 活性染料处理前后高分辨质谱测定结果分析
4.3 异步周期换向强化电凝聚过程机理分析
4.3.1 换向过程对于保持回路电流的强化作用
4.3.2 异步换向方式对溶液中铝铁离子含量的影响
4.3.3 异步换向方式对絮体中铝铁金属含量的影响
4.3.4 异步换向方式对絮体结构的影响
4.3.5 异步周期换向强化电凝聚过程的其他因素分析
4.3.6 小结
4.4 周期换向过程对消除极板钝化的作用及机理研究
4.4.1 换向过程对铝电极极化曲线的影响
4.4.2 换向过程对铝电极塔菲尔曲线的影响
4.4.3 换向过程对铝电极线性极化电阻和腐蚀电流的影响
4.4.4 反应过程的电化学交流阻抗研究
4.4.5 换向过程对电极表面结构的影响
4.4.6 小结
第5章 结论与展望
5.1 研究结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
作者简介
本文编号：3870337
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 染料及染工业废水概述
1.1.1 染料分类及其发光原理
1.1.2 染料工业废水
1.2 染料工业废水处理技术研究进展
1.2.1 物理化学法
1.2.2 化学法
1.2.3 生化法
1.3 研究内容的理论依据
1.4 研究目的和意义
1.5 研究内容和技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 创新点
第2章 实验装置与方法
2.1 实验原理
2.2 研究装置
2.3 实验材料
2.4 实验过程
2.4.1 模拟废水配制
2.4.2 电极的处理
2.4.3 实验步骤
2.4.4 模拟废水的标准曲线
2.5 分析方法
2.5.1 产物结构
2.5.2 脱色率
2.5.3 絮体成分分析(ICP方法)
2.5.4 COD测定
2.5.5 电极表面的扫描电镜检测(SEM)
2.5.6 电能消耗
2.5.7 极化曲线和塔菲尔曲线的测定
2.5.8 电导率的测定
2.5.9 反应产物结构分析(红外吸收光谱)
2.5.10 絮体粒径分析(激光粒度分析)
第3章 异步周期换向电凝聚法处理模拟染料废水研究
3.1 异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水研究
3.1.1 异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水影响因素研究
3.1.2 反应动力学分析
3.1.3 结果稳定性
3.1.4 能耗分析
3.1.5 小结
3.2 异步周期换向电凝聚法处理活性黄X-R模拟染料废水研究
3.2.1 异步周期换向电凝聚法处理活性黄X-R模拟染料废水影响因素研究
3.2.2 反应动力学分析
3.2.3 结果稳定性
3.2.4 能耗分析
3.2.5 小结
3.3 异步周期换向电凝聚法处理活性嫩黄X-6G模拟染料废水研究
3.3.1 异步周期换向电凝聚法处理活性嫩黄X-6G模拟染料废水影响因素研究
3.3.2 反应动力学分析
3.3.3 结果稳定性
3.3.4 能耗分析
3.3.5 小结
3.4 反应条件正交试验研究
3.4.1 正交试验AHP模型与AHP分析方法
3.4.2 结果与分析
第4章 异步周期换向强化电凝聚及消除极板钝化的过程与机理研究
4.1 周期换向电凝聚过程脱色和COD去除主导作用判断
4.1.1 脱色过程的主导作用判断
4.1.2 COD去除过程的主导作用判断
4.1.3 小结
4.2 活性染料反应机理分析
4.2.1 活性染料处理前后紫外-可见扫描光谱分析
4.2.2 活性染料处理前后红外扫描光谱分析
4.2.3 活性染料处理前后高分辨质谱测定结果分析
4.3 异步周期换向强化电凝聚过程机理分析
4.3.1 换向过程对于保持回路电流的强化作用
4.3.2 异步换向方式对溶液中铝铁离子含量的影响
4.3.3 异步换向方式对絮体中铝铁金属含量的影响
4.3.4 异步换向方式对絮体结构的影响
4.3.5 异步周期换向强化电凝聚过程的其他因素分析
4.3.6 小结
4.4 周期换向过程对消除极板钝化的作用及机理研究
4.4.1 换向过程对铝电极极化曲线的影响
4.4.2 换向过程对铝电极塔菲尔曲线的影响
4.4.3 换向过程对铝电极线性极化电阻和腐蚀电流的影响
4.4.4 反应过程的电化学交流阻抗研究
4.4.5 换向过程对电极表面结构的影响
4.4.6 小结
第5章 结论与展望
5.1 研究结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
作者简介
本文编号：3870337
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