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金属氧化物电极电催化降解染料废水的研究

发布时间:2018-01-18 10:24

  本文关键词:金属氧化物电极电催化降解染料废水的研究 出处:《西南科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: Ti/CQDs-SDBS-PbO_2电极 Ti/Sm-PbO_2电极 Sc_2O_3-MPT电极 Ti/SnO_2-RuO_2电极 电催化降解


【摘要】:染料废水具有成分复杂、毒性大和难降解的特点。目前,染料废水的直接排放已经对环境和人类的生存造成了严重的威胁,寻求高效降解染料废水的环境友好方法已经变得越来越重要。近年来,电催化氧化法因操作简单、降解效率高、无二次污染等特点受到广泛关注。电催化氧化过程的关键是电极材料的选择。电极材料对电催化降解效率有着较大的影响。本论文通过电沉积法、压片-烧结法和热分解法制备了四种电催化活性较高的电极材料,并将其应用于茜素红、亚甲基蓝、甲基橙和溴甲酚绿等染料废水的电催化氧化过程。通过改变实验参数,确定最佳降解条件。主要的研究内容如下:(1)采用电沉积方法制备了碳量子点(CQDs)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极。研究表明,较Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2电极而言,Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极具有更为疏松多孔的结构。另外,Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极的析氧电位高达2.25 V,而Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2电极的析氧电位分别为1.73 V和1.84 V。以Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极为阳极电催化降解处理茜素红废水,详细研究了 pH、温度、电流密度以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在初始pH为5,温度为30℃,电流密度为15mAcm-2,电解时间为150 min的最佳降解条件下,茜素红废水的降解率高达95.29%。(2)采用电沉积方法制备了 Ti/PbO2、Ti/Pr-PbO2 和 Ti/Sm-PbO2电极。研究表明,较Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2电极而言,Ti/Sm-PbO2电极表面棱形大小更为均一,有较多孔洞。另外,Ti/Sm-PbO2电极的析氧电位高达2.40 V,而Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2电极的析氧电位分别为1.75 V和2.25 V。以Ti/Sm-PbO2电极为阳极电催化降解处理亚甲基蓝废水,详细研究了温度、电流密度、pH以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在温度为30℃,电流密度为15 mA cm-2,初始pH为5,电解时间为120 min的最佳降解条件下,亚甲基蓝废水的降解率高达96.38%。(3)采用压片-烧结法制备了亚氧化钛(MPT)电极和Sc203复合的亚氧化钛(Sc203-MPT)电极。研究表明,较MPT电极而言,Sc203-MPT电极所含球状颗粒较少,孔隙度较大。另外,Sc2O3-MPT电极的析氧电位高达1.33 V,而MPT电极的析氧电位为1.16 V。以Sc203-MPT电极为阳极电催化降解处理甲基橙废水,详细研究了电流密度、温度、pH以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在电流密度为10 mA cm-2,温度为25℃,初始pH为3,电解时间为120 min的最佳降解条件下,甲基橙废水的降解率高达90.16%。(4)采用热分解法制备了片状Ti/SnO2-RuO2电极。研究表明,Ti/SnO2-RuO2电极具有“裂状”结构,其析氧电位为1.45 V。以该电极为阳极电催化降解处理溴甲酚绿废水。正交实验结果表明,初始pH、温度、电流密度和时间四个因素对降解效果的影响依次减小。单因素实验结果表明,在pH为7,温度为30℃,电流密度为12 mA cm-2,电解时间为150min的最佳实验条件下,溴甲酚绿废水的降解率高达90.88%。本论文的研究结果表明,Ti/CQDs-SDBS-PbO2、Ti/Sm-PbO2、Sc203-MPT和Ti/SnO2-RuO2电极具有较好的电催化性能,在染料废水处理方面有着良好的应用前景。
[Abstract]:Dye wastewater has complex components, high toxicity and refractory characteristics. At present, the direct discharge of dye wastewater has caused a serious threat to the environment and human survival, environmental friendly method for efficient degradation of dye wastewater has become more and more important. In recent years, the electro catalytic oxidation method has the advantages of simple operation, high removal efficiency, no two pollution characteristics of concern. The key of electro catalytic oxidation process is the selection of electrode materials. The electrode material has great influence on the electrocatalytic degradation efficiency. This paper by electro deposition method, pellet sintering method and thermal decomposition of four kinds of electrode materials with high electrocatalytic activity was prepared, and the applied to the alizarin red, Ya Jiaji blue, electro catalytic oxidation process of methyl orange and bromocresol green dye wastewater. By changing the experimental parameters, the optimal degradation conditions. The main research contents are as follows: (1). Was prepared by electrodeposition of carbon quantum dots (CQDs) and twelve sulfonate (SDBS) modified Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode. The results show that, compared with Ti/PbO2 and Ti/CQDs-PbO2 electrode, Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode has a porous structure. In addition, the oxygen evolution potential of Ti/ CQDs-SDBS-PbO2 electrode is as high as 2.25 V, and the oxygen evolution potential of Ti/PbO2 and the Ti/CQDs-PbO2 electrode are respectively 1.73 V and 1.84 V. with Ti/CQDs-SDBS-PbO2 electrode as anode treatment of Alizarin Red wastewater by electro catalytic degradation, temperature of pH was studied in detail, and the influence of current density and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that when the initial pH was 5, the temperature is 30 DEG C, the current density is 15mAcm-2, electrolysis time 150 min under the optimal degradation conditions, degradation of Alizarin Red wastewater rate of 95.29%. (2) Ti/PbO2 were prepared by electrodeposition method, Ti/Pr-PbO2 and Ti/ Sm-PbO2 electrode. The results show that, compared with Ti/ The PbO2 and Ti/Pr-PbO2 electrode, Ti/Sm-PbO2 electrode surface is more uniform prismatic size, with many holes. In addition, the oxygen evolution potential of Ti/Sm-PbO2 electrode is as high as 2.40 V, and the oxygen evolution potential of Ti/PbO2 and Ti/Pr-PbO2 electrodes were 1.75 V and 2.25 V. with Ti/Sm-PbO2 electrode as anode electrocatalytic degradation of methylene blue wastewater, detailed study the effects of temperature, current density, pH and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that at the temperature of 30 DEG, the current density is 15 mA cm-2, the initial pH was 5, the electrolysis time is 120 min under the optimal degradation conditions, degradation of methylene blue wastewater based rate of 96.38%. (3) titanium suboxide prepared by pressing - sintering (MPT) electrode and Sc203 composite titanium suboxide (Sc203-MPT) electrode. The results show that compared with MPT electrode, Sc203-MPT electrode containing spherical particles smaller, larger porosity. In addition, the oxygen evolution electrode electric Sc2O3-MPT Who is as high as 1.33 V, and the oxygen evolution potential of MPT electrode is 1.16 V. with Sc203-MPT electrode as anode treatment of Methyl Orange Wastewater by electro catalytic degradation temperature, a detailed study of the current density, pH and electrolysis time on degradation efficiency. The results show that the current density is 10 mA at cm-2, the temperature is 25 DEG C, the initial pH is 3, the electrolysis time is 120 min under the optimal degradation conditions, degradation rate of methyl orange wastewater up to 90.16%. (4) by thermal Ti/SnO2-RuO2 flake electrode has been prepared decomposition. The research results show that the Ti/SnO2-RuO2 electrode has a "shaped" structure, the oxygen evolution potential of 1.45 V. to the electrode for the treatment of bromocresol green wastewater electro catalytic degradation. The orthogonal experiment results show that the effects of initial pH, temperature, current density and time four factors on the degradation efficiency were reduced. The single factor experiment results show that the pH is 7, the temperature is 30 DEG C, current density of 12 mA cm-2, electrolysis The best time is 150min under the experimental conditions, the degradation rate of bromocresol green wastewater up to 90.88%. the results showed that Ti/CQDs-SDBS-PbO2, Ti/Sm-PbO2, Sc203-MPT and Ti/SnO2-RuO2 electrode had good electrocatalytic properties, has a good application prospect in dye wastewater treatment.

【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X788;O643.3

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本文编号:1440543

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