电催化氧化体系阳极的制备及在维尼纶废水处理中的应用

论文摘要

维尼纶是一种化学性质稳定、应用广泛而难生物降解的物质,维尼纶工业废水在环境中的大量积累,会造成严重的环境污染。维尼纶废水中BOD5/COD为0.010.04,其生化性很差,常规的生物处理去除率很低。采用超滤法虽然能够达到一定的处理效果、回收资源,但由于其投资大、运行费用高,很难在工业中得到广泛应用。本课题针对山东金号织业集团毛巾车间产生的维尼纶废水,采用电催化氧化法进行处理,实现达标排放。在电催化氧化降解废水研究中,电催化氧化阳极的制备是一个重要的研究方向。通过对三种方法制备的电极进行比较实验、表征,选用溶胶-凝胶作为制备电极的方法,并对具有一定梯度结构的Ni/Sb2O3、SnO2/RuO2、Co3O4电极SEM、XRD表征,发现电极具有较好的表面形貌。在自制的电催化氧化装置中进行了电极电催化氧化性能研究,结果表明,在相同的处理条件下,负载中间层+活性层的电极处理效果优于只负载中间层或活性层的电极;电极最佳负载成分为: Sn/Sb摩尔比为1;活性层Ru摩尔百分比为35%;中间层负载量为0.5g,即负载12次;活性层负载量为0.48g,即负载15次。通过对维尼纶废水降解单因素影响实验研究,发现在低浓度时电极的处理效果较好;降解维尼纶废水的最佳运行条件为:处理时间40min、电流密度45mA/cm2、pH=3、电解质NaCl浓度300mg/L、两极板间距3cm。在废水COD为500mg/L时,电极对废水COD去除率最高可达到89%以上。羟基自由基捕捉剂NaHCO3的加入使得自废水COD去除效果明显有所下降,羟基自由基捕捉剂的加入,废水pH值随时间的延长不断增高,这都是因为NaHCO3与溶解中的羟基自由基发生了反应,说明了在电催化氧化过程中,有很大量的羟基自由基参与了降解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 工业有机废水的来源
• 1.1.2 维尼纶概述
• 1.1.3 维尼纶工业生产工艺
• 1.1.4 维尼纶废水的危害
• 1.1.5 国内维尼纶废水处理现状
• 1.1.6 国外维尼纶废水处理现状
• 1.2 电催化氧化水处理技术
• 1.2.1 高级氧化技术
• 1.2.2 电化学氧化水处理技术概述
• 1.2.3 电催化氧化法水处理技术的特点
• 1.2.4 电催化氧化降解反应机理
• 1.2.5 影响电催化氧化效率的因素
• 1.2.6 电催化氧化法的发展趋势
• 1.3 电极涂层组分的选择
• 1.4 课题目的与意义
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验仪器及设备
• 2.2 试验药品
• 2.3 主要监测项目和分析测试方法
• 2.3.1 污染物含量测定
• 2.3.2 pH的测定
• 2.3.3 负载量测定
• 2.3.4 电极循环伏安测试
• 2.3.5 电极寿命测定
• 2.3.6 电极表征
• 2.4 维尼纶废水的配制
• 2.5 试验装置
• 第3章 电催化氧化电极的制备
• 3.1 载体的预处理
• 3.2 电极的制备
• 3.2.1 电催化氧化阳极的制备方法
• 3.2.2 电极基体的制备
• 3.2.3 表面层负载
• 3.3 不同电极的测试及实验
• 3.3.1 电极循环伏安测试
• 3.3.2 电极的处理效果试验
• 3.3.3 电极寿命、活性组分粘合力测试
• 3.3.4 电极表面测试-SEM
• 3.4 电极XRD表征
• 3.5 本章小结
• 第4章 电催化氧化电极性能研究
• 4.1 负载成分对电极性能影响
• 4.2 中间层组分热处理温度对电极性能影响
• 4.3 活性组分热处理温度对电极性能影响
• 4.4 中间层组分比例对电极性能影响
• 4.5 活性组分比例对电极性能影响
• 4.6 中间层组分负载量对电极性能影响
• 4.7 活性组分负载量对电极性能影响
• 4.8 本章小结
• 第5章 电催化氧化技术处理维尼纶废水工艺
• 5.1 处理时间对维尼纶废水处理效果影响
• 5.2 电流密度对维尼纶废水处理效果影响
• 5.3 初始浓度对维尼纶废水处理效果影响
• 5.4 初始pH对维尼纶废水处理效果影响
• 5.5 电解质浓度对维尼纶废水处理效果影响
• 5.6 极板间距对维尼纶废水处理效果影响
• 5.7 羟基自由基在维尼纶废水处理中的作用
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢