金属氧化物电极电催化降解染料废水的研究
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
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 夏星辉,云影,雒娟;水环境中阴离子对表面活性剂光催化降解的影响[J];北京师范大学学报(自然科学版);2000年01期
2 刘怡,熊亚,朱锡海;电催化降解废水中阴离子表面活性剂的研究[J];环境污染治理技术与设备;2000年05期
3 赵文宽,方佑龄,董庆华;太阳能光催化降解水面石油的研究[J];武汉大学学报(自然科学版);2000年02期
4 武正簧;利用二氧化钛簿膜光催化降解废水(英文)[J];Journal of Natural Gas Chemistry;2001年01期
5 张天永,朱丹丹,邵红飞,付强,赵进才;阳离子表面活性剂对有机颜料艳红6B光催化降解的影响[J];催化学报;2005年07期
6 方涛,罗永松,李家麟,李晓勤;光助电催化降解活性艳红X-3B的研究[J];化学工程师;2005年08期
7 夏金虹;二氧化钛粉体光催化降解印染废水的研究[J];应用化工;2005年08期
8 崔玉民;孙文中;;二氧化钛合成与表征及其在光催化降解酸性红B中的应用[J];过程工程学报;2007年02期
9 李春华;张敏华;姜浩锡;;氧化钡催化降解聚苯乙烯的热分析动力学[J];高校化学工程学报;2009年01期
10 谢艳招;苏德志;陈厚;赵林;;光催化降解含萘污水[J];江西化工;2009年04期
相关会议论文 前10条
1 陈晓珊;黄碧纯;;可见光下TiO_2-CdS/MNCNTs催化降解气相甲苯产物研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
2 王金丽;张猛;;纳米氧化钛光催化降解双酚A的研究进展[A];新农村建设与环境保护——华北五省市区环境科学学会第十六届学术年会优秀论文集[C];2009年
3 赵进才;马万红;陈春成;;有毒难降解有机污染物光催化降解及其机理研究[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
4 李振民;邵田;张彭义;;纳米氧化铟光催化降解全氟辛酸的研究[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
5 付先亮;张子重;王绪绪;付贤智;;光催化降解污染物及分解水的耦合系统研究[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
6 李宗威;朱永法;;日光下光催化降解聚乙烯塑料的研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
7 马万红;陈春城;赵进才;;改性二氧化钛可见光光催化降解有机污染物[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
8 熊巍;李新勇;肇启东;陈国华;;Ag_3PO_4/BiPO_4的制备、表征及其可见光光催化降解甲苯研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 洪军;孙成;刘亚子;;利用微波无电极灯光催化降解水溶液中的苯酚[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
10 汤海荣;程振兴;周黎明;左国民;齐丽红;孔令策;;沙林在水泥环境中的催化降解研究[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 赖冬志;氧化亚铜/聚丙烯腈纳米纤维催化降解染料[D];浙江理工大学;2015年
2 衡惠敏;H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2-M(M=CuO,In_2O_3,In_2S_3)和聚酰亚胺可见光催化降解吡虫啉研究[D];中国农业大学;2017年
3 张治广;卟啉/苯二甲酸类配位聚合物的制备及光催化降解气相甲苯的性能研究[D];大连理工大学;2016年
4 于书平;光电催化降解有机染料的研究[D];华南理工大学;2004年
5 韩德(Hayder Abdulhasan Abbood);几种钒氧化物纳米材料的合成、表征及其在颜料催化降解中的应用[D];华中科技大学;2013年
6 耿启金;环隙流化床中纳米颗粒聚团流态化/光催化降解VOCs的研究[D];青岛科技大学;2011年
7 潘海祥;光催化降解饮用水中几种典型有机污染物——影响因素及降解机理的研究[D];中国科学院广州地球化学研究所;2000年
8 刘广龙;非金属元素掺杂半导体矿物制备、结构表征及光催化降解高/大分子有机污染物的研究[D];华中农业大学;2011年
9 尹晓红;水溶液中典型有机物的光催化降解过程分析及反应器的设计与模拟[D];天津大学;2006年
10 艾智慧;微波/超声辅助光催化降解氯酚的研究[D];华中科技大学;2004年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘欣阳;改性血红素光催化剂的制备及光催化性能研究[D];天津理工大学;2015年
2 田兆伟;填充SiO_2-TiO_2复合材料的连续流动反应器催化降解城市生活污水[D];燕山大学;2015年
3 李媛媛;几种碳纳米管结合微波催化降解水中有机污染物的研究[D];辽宁大学;2015年
4 李静;铁(Ⅲ)—西弗碱配体和d~(10)金属构筑的双金属—有机框架及其在气体吸附和可见光催化降解2-氯笨酚的研究[D];东北师范大学;2015年
5 赵洁;新型准分子灯光解及光催化降解VOCs的研究[D];江苏理工学院;2015年
6 陆超;聚合物的热降解与催化降解[D];苏州大学;2015年
7 赵雪辉;改性TiO_2对四环素类抗生素降解究[D];南京师范大学;2015年
8 李晓红;氯过氧化物酶催化降解抗生素的研究[D];陕西师范大学;2015年
9 戴绍龙;板式介质阻挡放电协同催化降解甲苯的实验研究[D];浙江大学;2015年
10 侯杰;氨基功能化铈基氧化物制备、表征及可见光催化性能研究[D];浙江师范大学;2015年
,本文编号:1440543
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/1440543.html