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竹炭负载催化剂在有机废水处理中的应用研究

作　者: 郭苏丽
导　师: 张玲
学　校: 长沙理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 竹炭 三维电极 二维电极 催化剂 有机废水
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


用于处理有机废水的电极电容器有二维和三维两种。三维电极电容器是在二维电极电容器的基础上填充导电粒子和绝缘颗粒,以提高废水有机污染物的降解效果。本文首先制备了二维电极电容器,并对其运行条件进行了考察;在二维电极电容器最佳运行条件下,以自制竹炭作为基体,负载金属氧化物催化剂形成复合型填充粒子对二维电极电容器进行填充,制备了三维电极电容器,并详细考察了对有机废水的降解效果。实验得出二维电容器去除有机废水的最佳实验条件为:电压为7V,催化剂种类为氧化钴,底物种类为碱性品红,电解质浓度为0.1g/L。在最佳条件下运行4h后,对碱性品红的去除率达到51.26%。三维电极电容器中,选择性价比较高的自制竹炭作为基体,并负载氧化铁催化剂或氧化钴催化剂以形成填充粒子体系对有机废水进行降解实验。分别研究了煅烧温度、底物种类、底物浓度、外加电压、电解质浓度等对有机废水催化降解的影响。竹炭负载铁系氧化物催化剂的最佳条件为:煅烧温度400℃,底物种类碱性品红,底物浓度5mg/L,外加电压1V,电解质投加量0.7g。在最佳运行条件下处理4h,碱性品红的去除率达到66.70%,比同等条件下仅以竹炭为填充粒子的去除效果(58.63%)提高了8.07%。负载氧化钴催化剂的前躯体经过600℃煅烧后,在电压7V的条件下的条件下对含有染料成分的有机废水具有最好的催化降解性能,对碱性品红的去除率为88.83%,同等条件下,对甲基橙的降解效果最好,接近100%。结果表明,在二维电极体系中引入竹炭作为填充粒子形成三维电极体系,由于电极的有效面积和吸附性能大大提高,从而提高了有机污染物的去除率;竹炭负载催化剂填充粒子形成的三维电极体系,具有高比表面积、竹炭的吸附性能和催化剂的催化降解性能三大优势,进一步提高了有机污染物的降解效果。

全文目录


摘要  5-6ABSTRACT  6-10第一章 绪论  10-28  1.1 研究目的和意义  10  1.2 三维电极  10-17    1.2.1 三维电极的工作原理  10-14    1.2.2 三维电极的分类  14-16    1.2.3 国内外有机废水处理的研究现状  16-17  1.3 竹炭的性能和应用  17-21    1.3.1 竹炭的基本性能  17-18    1.3.2 竹炭的吸附性能  18-19    1.3.3 竹炭的电性能  19-21    1.3.4 竹炭的发展趋势  21  1.4 非贵金属催化剂的研究现状及其选择的基本原理  21-27    1.4.1 多相催化剂载体的选择  21-22    1.4.2 多相非贵金属催化剂活性成分的选择  22-26    1.4.3 多相非贵金属催化剂发展趋势  26-27  1.5 本论文的主要研究内容  27-28第二章 二维电极反应器的制备及性能研究  28-43  2.1 前言  28  2.2 实验部分  28-31    2.2.1 实验试剂及仪器  28-29    2.2.2 催化剂的制备  29-30    2.2.3 活性炭电极片的制备和负载催化剂活性炭电极片的制备  30    2.2.4 材料表征  30-31    2.2.5 电容模拟装置及其电极性能测试  31  2.3 结果与讨论  31-41    2.3.1 竹炭基活性炭电容去离子性能的结果与讨论  31-37    2.3.2 竹炭基活性炭电容去除有机物的结果与讨论  37-39    2.3.3 正交试验表的设计及正交试验结果  39-41    2.3.4 最佳条件实验  41  2.4 结论  41-43第三章 竹炭负载纳米铁系氧化物三维电极体系催化处理有机废水  43-54  3.1 前言  43  3.2 实验部分  43-47    3.2.1 实验药剂及仪器  43-44    3.2.2 催化剂制备  44-45    3.2.3 三维电容器的制备  45    3.2.4 水处理实验  45-47  3.3 结果与讨论  47-53    3.3.1 催化剂制备及表征  47-48    3.3.2 正交试验所得数据  48-49    3.3.3 条件实验结果  49-53  3.4 结论  53-54第四章 竹炭负载纳米氧化钴三维电极体系催化处理有机废水  54-62  4.1 前言  54  4.2 实验部分  54-57    4.2.1 主要仪器、试剂及材料  54-55    4.2.2 催化剂的制备  55-57  4.3 结果与讨论  57-61    4.3.1 SEM 分析  57-58    4.3.2 影响有机污染物去除效果的因素  58-61  4.4 结论  61-62结论与展望  62-64  结论  62-63  展望  63-64参考文献  64-71致谢  71-72攻读硕士学位期间发表的论文和专利  72-73摘要  73-77ABSTRACT  77-81

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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