碳基空气扩散电极直接用于饮用水安全预氧化消毒研究

发布时间：2017-07-30 10:00

  本文关键词：碳基空气扩散电极直接用于饮用水安全预氧化消毒研究

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【摘要】：近几年以来,饮用水安全问题时有发生,已然成为关系我国国计民生的一个焦点问题,由于原水的消毒处理方式直接关系到保障用水的安全,间接成为了水处理环节上的关键。因此,研发新的净水技术是当务之急,满足电力能耗比较低、环境污染较少、设备费用在承受范围的水处理消毒技术,是当前技术的发展趋势。众所周知,过氧化氢作为一种强氧化剂,可以有效地抑制各种细菌在水体中的生长。同时,在水被电解的过程中,也会产生各类中间活性产物,如极性物质羟基自由基等的产生也会利于有机物的降解。 过氧化氢具备在中性条件,低浓度情况时较好的污水处理能力,同时它的还原副产物为水和二氧化碳,所以可以说是一种效果良好同时制备成本低廉、现场投加方便快捷,推广前景良好的水处理方式。 基于以上的这些考虑,本实验室提出了一种利用电化学法生成H2O2装置的饮用水预氧化技术。此技术的特点是直接电解原水,在水中不用加入任何化学试剂,直接对自来水进行电解处理,即可达到去污效果。实验证明：这种方法可以使水质指标显著的改善。通过这种电生装置,就可以做到在处理原水时不加入任何化学试剂,即可达成目的,不用二次处理,大大提升了水处理效果。 在实验室研制的无隔膜电解装置的基础上,研究改进装置结构为带有气体扩散膜的电解槽。添加的气体扩散膜兼具反应电极和导向装置内气体的作用,能够帮助氧气得到充分的利用,进而有利于过氧化氢的产生。另外经过实验,发现氧气的曝气可以明显地提高在水中的氧气浓度,帮助氧气的传质扩散,氧分子传质到阴极表面,即可提升过氧化氢的产物浓度。这显示出,双氧水的产生浓度与空气、氧气曝气率的关系。在无氧气的条件下,过氧化氢的产生浓度偏低。而在通氧气的条件下,过氧化氢的产生浓度随着曝气量的上升,则会呈现出线性上升的趋势。
【关键词】：过氧化氢 碳基 电解 水处理 气体扩散膜
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R123.6;TQ150
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-31
• 1.1 水体资源与环境污染状况分析15-19
• 1.1.1 城市用水现状及规划16-17
• 1.1.2 用水安全分析及解决方案17-19
• 1.2 水处理技术工艺概况19-25
• 1.2.1 水处理工艺分析21-22
• 1.2.2 膜技术在水体处理中的应用22-24
• 1.2.3 电芬顿技术在水处理中应用24-25
• 1.3 电化学氧化技术处理水体污染应用25-28
• 1.3.1 电化学催化氧化技术26-27
• 1.3.2 阴、阳两极的协同催化氧化27
• 1.3.3 高级氧化技术27-28
• 1.4 本论文研究意义及研究内容28-30
• 1.4.1 本实验研究的目的和意义28-29
• 1.4.2 课题研究的主要内容29-30
• 1.5 课题研究的创新点30-31
• 第二章 实验部分31-41
• 2.1 实验试剂、原材料和仪器31-33
• 2.1.1 实验试剂和材料31-32
• 2.1.2 实验仪器32-33
• 2.2 实验方法33-37
• 2.2.1 阴极材料研究实验33-34
• 2.2.2 在线制备过氧化氢的二电极电解装置34-35
• 2.2.3 气体扩散膜的制备35
• 2.2.4 过氧化氢的在线浓度测定及电流密度计算35-37
• 2.2.5 气体扩散膜分析测定实验37
• 2.3 分析及表征方法37-41
• 2.3.1 对乙炔黑粉末的分析表征方法37-38
• 2.3.2 阴极碳基电极材料的分析表征方法38
• 2.3.3 乙炔黑扩散膜电极分析表征方法38-39
• 2.3.4 碳基阴极的电化学分析测试39-41
• 第三章 石墨毡阴极电化学合成过氧化氢实验研究41-53
• 3.1 引言41
• 3.2 电化学制备过氧化氢实验研究41-49
• 3.2.1 电解阴极电位对实验影响研究43-44
• 3.2.2 电流密度对实验的影响研究44-47
• 3.2.3 通入的氧气流速实验结果分析47-48
• 3.2.4 通水流量对实验的影响研究48-49
• 3.3 石墨毡阴极材料表征及改性49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 电化学合成反应器结构分析及改进53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 电解槽设计因素对反应影响研究53-58
• 4.2.1 电解槽结构分析53-55
• 4.2.2 电解槽内氧气传质分析及改进55-57
• 4.2.3 石墨毡体系隔膜改进实验57-58
• 4.3 过氧化氢分解实验58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 碳基空气扩散电极在线制备过氧化氢实验研究61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 碳基气体扩散膜制备研究61-68
• 5.2.1 不同碳粉用于气体扩散膜制备研究对比62-64
• 5.2.2 空气扩散电极的物料配比制备研究64
• 5.2.3 煅烧温度对空气扩散电极的性能影响研究64-67
• 5.2.4 造孔剂因素对乙炔黑气体扩散膜物制备研究67-68
• 5.3 乙炔黑电极合成过氧化氢实验研究68-70
• 5.4 碳毡复合电极合成过氧化氢实验研究70-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 结论77-79
• 参考文献79-85
• 研究成果及发表的学术论文85-89
• 致谢89-91
• 作者及导师简介91-92
• 附件92-93

【参考文献】

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本文编号：593600