活性艳蓝KN-R在ACF上的电化学脱色

论文摘要

染料废水具有组成复杂,色度高,COD、TOC含量高,悬浮物多,水质、水量变化大,难降解物质多等特点,是难处理工业废水之一。电化学水处理方法作为一种环境友好技术,具有无需或少量投加化学药剂,不产生二次污染,后处理简单,占地面积小,管理方便等优点又被称作环境友好技术,在染料废水处理领域,已成为一类具有竞争力的废水处理方法。 目前,电化学方法处理染料废水的研究多数是在给定槽压或恒流供电方式下,以考察电极材料、槽压、电流密度、电解质浓度、pH或传质速率等控制条件对脱色率、有机物去除率、电流效率以及能耗的影响为主要内容,而在恒电位或恒电流模式下,电极电位或电流密度对染料脱色行为影响的研究鲜有报道。对于异相界面电极反应,电极电位决定了反应的难易程度,而电流密度在一定程度上决定了反应速率。同时,大部分研究采用了无隔膜电解槽,由于阴、阳极反应的相互干扰,因而不能准确确定电氧化或电还原在染料降解脱色过程中所起的作用。 本论文以考察电极电位和电流密度如何影响蒽醌染料在ACF上电化学脱色行为为目的。采用由阳离子交换膜分隔的双室电解槽,以ACF为工作电极（阳极或阴极）,在恒电位和恒电流模式下,考察了电极电位和电流密度对活性艳蓝KN-R电化学脱色行为,即脱色机理、脱色动力学和色度、COD、TOG的去除的影响,并确定了其在ACF电极上的起始氧化电位和起始还原电位;对两种模式下单位质量染料的脱色电耗进行了计算,并给出了相应结果;另外,通过测试线性极化曲线和恒电位整体电解确定了活性艳蓝KN-R在ACF电极上的氧化峰电位。 研究结果表明本实验模式可成功地完成电极电位和电流密度对活性艳蓝KN-R在ACF上电化学脱色行为影响的研究。实验条件下（pH=6.6）,活性艳蓝KN-R在ACF电极上的起始氧化电位和起始还原电位分别为0.5V和-0.7V,氧化峰电位为1.1V。恒电位模式下,当电位为-0.7V～-1.5V时,电还原是脱色的主要原因;当电位为-0.6V～0.4V时,脱色是由于染料在ACF上的吸附,且吸附不受ACF极化的影响;当电位为0.5V～1.6V时,脱色以染料的电氧化为主。恒电流模式下,当阴极电流密度为-0.938～-1.12mA·cm-2时,脱色的主要原因是染料的电还原;当电流密度为为-0.875～0.0625mA·cm-2时,脱色源于染料在ACF上的吸附,吸附同样不受ACF极化的影响;当阳极电流密度为0.125～0.5mA·cm-2时,主要是染料电氧化导致脱色。对实验结果进行动力学拟合,表明活性艳蓝KN-R在ACF上的电氧化和电还原脱色过程均遵循准活性艳蓝KN--R在ACF上的电化学脱色一级反应动力学。 对恒电位和恒电流模式下脱色过程中的电耗进行计算,表明单位质量染料的电氧化及电还原脱色电耗明显低于充电过程吸附脱色电耗,且电还原脱色电耗要高于电氧化脱色电耗。关键词:活性炭纤维（ACF）;活性艳蓝KN一R;脱色;电氧化;电还原

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 电化学方法处理染料废水的研究进展
• 1.1 染料废水的电氧化脱色
• 1.1.1 直接电氧化脱色
• 1.1.2 间接电氧化脱色
• 1.2 染料废水的电还原脱色
• 1.3 结语
• 2 研究目的、研究内容和研究方法
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 实验材料
• 2.3.3 溶液的配制
• 2.3.4 电极的处理
• 2.3.5 实验方法
• 3 预备实验
• 3.1 工作曲线的测定
• 3.2 ACF电极极化曲线的测定
• 4 恒电位模式下活性艳蓝KN-R在ACF上的电化学脱色
• 4.1 阴极极化脱色动力学
• 4.2 阳极极化脱色动力学
• 4.3 处理前后溶液的UV-Vis吸收光谱
• 4.4 脱色率、TOC、COD去除率同电极电位的关系
• 4.5 小结
• 5 恒电流模式下活性艳蓝KN-R在ACF上的电化学脱色
• 5.1 阳极极化脱色动力学
• 5.2 阴极极化脱色动力学
• 5.3 处理前后溶液的UV-Vis吸收光谱
• 5.4 脱色率、TOC、COD去除率同电流密度的关系
• 5.5 小结
• 6 活性艳蓝KN-R在ACF上电化学脱色电耗
• 6.1 恒电位模式下的脱色电耗
• 6.2 恒电流模式下的脱色电耗
• 6.3 小结
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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