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碳纤维基体二氧化铅电极制备及应用研究

作　者: 李玲
导　师: 张丽；韩卫清
学　校: 南京理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 电催化氧化碳纤维二氧化铅电极间苯二腈
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着农药生产、氰化提金等工业化生产规模不断扩大,产生的废水处理难度增强,不达标排放将会对环境造成伤害。本论文依据产生的废水难降解、生化性低的特点,采用高级氧化技术预处理降解。引入新型材料—碳纤维作为电极,考查碳纤维电极的电化学性能、电催化性能。采用碳纤维作为基体制备二氧化铅电极,通过X-射线衍射、电镜扫描、极化曲线等手段对电极表面二氧化铅活性层形态、成分、催化性和使用寿命进行表征,考查了电镀条件对这些因素的影响。论文使用制备的电极对间苯二腈废水进行电化学催化降解,考查反应过程中电流密度、pH等对降解效果的影响。论文最后采用电化学预处理和A/O工艺组合处理某化工厂工艺废水进行工艺研究。采用阳极极化曲线表征得到碳纤维在酸性溶液中的析氧电位为1.82V,对间苯二腈模拟废水电解1h,去除率达82.2%,在电解过程中,电极极化作用小,电压与电流保持稳定,表明碳纤维电极有良好的电催化性能和电化学稳定性。采用电沉积法制备碳纤维基体二氧化铅电极,考查电镀过程最佳工艺条件为：硝酸铅浓度150g/L、pH1.2左右、NaF添加剂0.5g/L、板间距1.5cm、温度60℃、电流密度40mA/cm2、电镀2h,最优化条件下得到的碳纤维基体二氧化铅电极的性能,采用XRD对制备的电极表面晶型进行表征,表面主要得到的是β-PbO2,SEM表征表明电极的晶型结构均匀致密。伏安曲线、极化曲线表明制备电极有较高的析氧电位,在1.7左右,具有良好的电化学性能。使用自制电极降解间苯二腈通过电催化氧化降解过程中,考查了不同电流密度、极板间距、间苯二腈初始浓度、废水pH值、电解质浓度以及反应时间这些因素对间苯二腈的去除效果的影响。采用电化学法预处理和A/O生物法组合工艺处理间苯二腈实际废水,实际废水经过电化学预处理后,B/C提高至0.55,采用电化学法A/O生化组合工艺处理废水后,出水间苯二腈、COD.NH4+-N降解率分别为100%、98%和85%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 引言  10-19
  1.1 间苯二腈废水的来源、特点和危害  10
  1.2 间苯二腈废水的处理技术现状  10-14
    1.2.1 物化法  10-11
    1.2.2 生物处理  11-12
    1.2.3 高级氧化技术  12-14
  1.3 电催化氧化技术  14-16
    1.3.1 电催化氧化法的原理与技术  14-15
    1.3.2 电化学效率的影响因素  15-16
  1.4 本课题的提出  16-19
    1.4.1 选题依据  16-18
    1.4.2 碳纤维基本性能  18
    1.4.3 课题研究内容  18-19
2 碳纤维的电化学特性  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 实验部分  19-21
    2.2.1 主要实验材料与试剂  19-20
    2.2.2 实验方法  20-21
  2.3 碳纤维电极处理间苯二腈废水  21
    2.3.1 间苯二腈分析方法  21
    2.3.2 电解方法  21
  2.4 结果与讨论  21-25
    2.4.1 碳纤维电极性能  21-23
    2.4.2 碳纤维电极电催化性能  23-24
    2.4.3 碳纤维对间苯二腈的降解效果  24-25
  2.5 本章小结  25-26
3 碳纤维基体二氧化铅电极制备  26-34
  3.1 引言  26-27
  3.2 电极制备  27-30
    3.2.1 实验药品与材料  27
    3.2.2 碳纤维基体预处理  27
    3.2.3 电沉积实验装置与条件  27
    3.2.4 二氧化铅电镀工艺参数的确定  27-30
  3.3 电极结构与性能表征  30-33
    3.3.1 电极结构与形貌表征测试方式  30-31
    3.3.2 实验结果与讨论  31-33
  3.4 小结  33-34
4 电化学降解间苯二腈的研究  34-45
  4.1 实验部分  34
    4.1.1 实验方法  34
  4.2 不同因素对间苯二腈降解的影响研究  34-43
    4.2.1 电流密度对间苯二腈降解的影响  34-36
    4.2.2 极板间距对间苯二腈降解影响  36-38
    4.2.3 废水pH值对间苯二腈降解的影响  38-39
    4.2.4 电解质浓度对间苯二腈降解的影响  39-41
    4.2.5 初始浓度对间苯二腈降解的影响  41-43
    4.2.6 反应时间对间苯二腈降解的影响  43
  4.3 本章小结  43-45
5 电化学和生物技术联合处理间苯二腈废水  45-49
  5.1 实验药品与流程  45-46
    5.1.1 实验药品  45
    5.1.2 废水水质情况与流程图  45-46
    5.1.3 试验方法及主要装置参数  46
    5.1.4 监测及分析  46
  5.2 组合工艺结果与讨论  46-48
    5.2.1 A/O生化工艺实验结果与讨论  46-48
  5.3 结果讨论与分析  48
  5.4 本章小结  48-49
6 结论  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-55

碳纤维基体二氧化铅电极制备及应用研究

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