光电降解模拟染料废水的研究

论文摘要

TiO2/Ti等半导体电极作为阳极的光电降解技术已被广泛用于染料废水处理研究上,并发现光电降解过程存在着协同作用。通常情况下NaCl为电解质时的光电降解效果要高于其他电解质。在用NaCl做电解质时,一般认为降解是通过阳极光生氧化性空穴与电解Cl-产生的含氯物种（如:Cl·、Cl2·等）对有机物的共同氧化降解进行的。但是,光电过程产生协同作用的机理和NaCl在处理过程中所起的作用,目前仍未十分清楚。 为了探讨NaCl做电解质时光电反应机理,本论文通过自行设计的光电反应器主要进行了以下两部分的研究工作: 第一、本文分别以TiO2/Ti,SnxSb1-xO2/Ti,PdxRu1-xO2/Ti为阳极,钛网为阴极,NaCl为电解质,研究了活性红X-3B的光化学降解、电化学降解以及光电共同降解行为。其中,活性红X-3B模拟水样的浓度为4.2×10-5mol/L,NaCl浓度为1.7×10-2mol/L。实验表明,经60min光电共同降解后,此三种电极体系中活性红X-3B的脱色率都超过了97%,这三种电极都存在着显著的光电协同效应。析氯能力强的贵金属氧化物涂层电极作为光电阳极时,染料的脱色效果要好于半导体阳极体系的脱色效果,初步推测含氯物种可能是光电降解过程中染料退色的主要氧化剂。 第二、以析氯能力强的PdxRu1-xO2/Ti为主要研究电极,以组分更为复杂的活性红3BS替代活性红X-3B为底物,对光电降解的中间活性物种进行深入的研究,并且使用NaClO为氧化剂进行对照实验。发现采用PdxRu1-xO2/Ti阳极先电解后光照的染料脱色过程与不通电时次氯酸钠对染料先直接降解后光降解的脱色过程基本一致。通过碘量法证实了染料溶液电解后存在活性氯。这些事实说明,光电协同作用的主要原因是:电化学氧化Cl-产生具有氧化能力的HClO

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 1.1 水污染现状
• 1.2 废水处理技术进展
• 1.2.1 传统处理方法
• 1.2.1.1 吸附法
• 1.2.1.2 混凝法
• 1.2.1.3 化学氧化法
• 1.2.2 生物处理方法
• 1.2.3 高级氧化处理方法
• 1.2.3.1 电化学处理方法
• 1.2.3.2 光化学处理方法
• 1.2.3.3 光电处理方法
• 1.3 本论文研究目的
• 1.4 本论文创新点
• 2 半导体电极体系与导体电极体系中活性红X-3B模拟染料废水光电降解的对比研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂、材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 阳极的制备
• 2.2.4.1 阳极钛基质的预处理
• 2／Ti半导体阳极的制备'>2.2.4.2 TiO₂／Ti半导体阳极的制备
• xSb_1-xO₂/Ti阳极的制备'>2.2.4.3 Sn_xSb_1-xO₂/Ti阳极的制备
• xRu_1-xO₂/Ti阳极的制备'>2.2.4.4 Pd_xRu_1-xO₂/Ti阳极的制备
• 2.2.5 阳极的表征
• 2.2.6 电解质对光电降解的影响
• 2.2.7 阳极光催化活性的研究
• 2.2.8 阳极电催化活性研究
• 2.2.9 不同阳极的光电降解
• xSb_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验'>2.2.10 Sn_xSb_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 阳极的表征
• 2／Ti的XRD表征'>2.3.1.1 TiO₂／Ti的XRD表征
• xSb_1-xO₂／Ti的XPS表征'>2.3.1.2 Sn_xSb_1-xO₂／Ti的XPS表征
• xRu_1-xO₂/Ti的XPS表征'>2.3.1.3 Pd_xRu_1-xO₂/Ti的XPS表征
• 2.3.2 电解质对光电降解的影响
• 2.3.3 阳极光催化活性的研究
• 2.3.4 阳极电催化活性研究
• 2.3.5 不同阳极的光电协同效应
• 2／Ti阳极体系的光电降解'>2.3.5.1 TiO₂／Ti阳极体系的光电降解
• 2.3.5.2 导体阳极体系的光电降解
• xSb_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验'>2.3.6 Sn_xSb_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验
• 2.4 小结
• xRu_1-xO₂/Ti阳极体系的光电降解研究'>3 Pd_xRu_1-xO₂/Ti阳极体系的光电降解研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂、材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验装置
• 3.2.4 阳极的制备
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系降解活性红3BS初探'>3.2.5 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系降解活性红3BS初探
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照中间产物的研究'>3.2.6 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照中间产物的研究
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验'>3.2.6.1 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验
• 3.2.6.2 活性氯的测定
• 3.2.6.3 次氯酸钠对染料的降解
• 3.2.7 不同电流密度对光电降解的影响
• 3.2.8 不同电解质浓度对光电降解的影响
• 3.2.9 不同pH值对光电降解的影响
• 3.3 结果与讨论
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系降解活性红3BS初探'>3.3.1 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系降解活性红3BS初探
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照中间产物的研究'>3.3.2 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照中间产物的研究
• xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验'>3.3.2.1 Pd_xRu_1-xO₂／Ti阳极体系先电解后光照实验与先光照后电解实验
• 3.3.2.2 活性氯的测定
• 3.3.2.3 次氯酸钠对染料的降解
• 3.3.3 不同电流密度对光电降解的影响
• 3.3.4 不同电解质浓度对光电降解的影响
• 3.3.5 不同pH值对光电降解的影响
• 3.4 小结
• 4 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表和交流的论文
• 声明
• 致谢