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电化学阳极氧化硫化物的研究
作 者: 张宁
导 师: 韩卫清
学 校: 南京理工大学
专 业: 环境工程
关键词: 电化学 阳极氧化 硫化物 恒电位电解
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
硫化物在环境中的危害主要包括:危害人类健康;腐蚀金属及建筑材料;给废水处理带来难度。制革废水、造纸废水等工业废水中通常含有一定量的硫化钠,石油和天然气产品中含有一定量的硫化氢。由于电化学方法在废水处理中具有颇多优势,电化学氧化法逐渐成为硫化物处理的研究热点。论文采用自制电解槽反应器对溶液中硫化物的阳极氧化过程进行实验研究,实验采用石墨电极作为阳极,不锈钢板作为阴极。实验以电化学测试方法为主要研究手段,通过对硫化物溶液阳极氧化过程中循环伏安曲线、极化曲线等电化学测试结果的研究分析,结合XRD和SEM等现代分析技术,对硫化物阳极氧化过程的机理及产物进行了研究,并同时研究了不同环境因素对氧化过程的影响。实验结果表明:在极化曲线扫描过程中,在-0.1V电位附近出现了S2-的氧化峰,电流峰出现后,随着电位的增大电流值反而下降,这是因为S2-在阳极被氧化所生成的硫单质沉积在石墨电极板表面而导致电极钝化。在-0.1V阳极电位下恒电位电解Na2S碱性溶液,通过对电解产物的分析,可以判断S2-氧化产物为硫单质和多硫化物离子;从碱性Na2S溶液的循环伏安扫描曲线可知,S2-在低电位下的阳极氧化反应具有一定的不可逆性。在电解过程中,阳极电解液中Na2S的浓度、NaOH的浓度、杂质离子的类型以及反应温度都对S2-氧化过程有较大的影响。Na2S浓度较高时有利于多硫化物的形成;适当的碱度有利于降低硫离子氧化电极电位和多硫化物离子的形成;反应温度越高反应速度越快,提高反应温度有助于硫磺单质的溶解缓解电极钝化。在极化曲线和循环伏安曲线扫描实验中,扫描速率对S2-氧化区域的电流峰位置和电流峰个数都有影响。在恒电位电解Na2S溶液过程中,电解电位、温度、碱度以及添加剂的种类都会对S2-的转化率产生一定的影响。通过对各种反应条件下恒电位电解Na2S溶液后S2-转化率的测定,得出电化学法去除S2-的最佳工艺条件为:阳极电解电位:-0.1V;反应温度:60℃;添加剂:NaOH;电解液中NaOH含量:0.1 mol/L。在以上条件下电解Na2S溶液,12小时后S2-的转化率可达到87.5%。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 1 绪论 10-24 1.1 硫化物的来源和危害 10-13 1.1.1 硫化物的组成和来源 10-11 1.1.2 硫化物的特性和危害 11-13 1.2 硫化物的处理方法 13-19 1.2.1 硫化氢气体的处理 13-15 1.2.2 含硫化物废水的处理 15-19 1.3 电化学氧化法脱除硫化物的技术研究进展 19-22 1.3.1 电化学氧化法处理硫化氢气体的研究 20-21 1.3.2 电化学氧化法处理含硫化物废水的研究 21-22 1.4 电化学氧化法脱除硫化物机理研究的现状 22-23 1.5 本课题研究的主要内容 23-24 2 实验部分 24-28 2.1 实验仪器与实验设备 24 2.2 实验药品及实验材料 24-25 2.3 电化学反应装置 25-26 2.3.1 阳极材料 25 2.3.2 阴极材料 25 2.3.3 盐桥制备方法 25 2.3.4 电解槽装置 25-26 2.4 实验方法 26-28 3 硫化物阳极氧化过程初步探究 28-38 3.1 硫化物电化学氧化过程 28-29 3.2 硫化物极化曲线的研究 29-30 3.3 恒电位电解产物的研究 30-36 3.3.1 电流-时间曲线 31 3.3.2 恒电位电解产物的分析 31-36 3.4 硫化物循环伏安曲线的研究 36-37 3.5 结论 37-38 4 各因素对硫化物电化学氧化过程的影响 38-50 4.1 Na_2S浓度对阳极氧化过程的影响 38-40 4.1.1 不同浓度Na_2S溶液极化曲线的研究 38-39 4.1.2 不同浓度Na_2S溶液循环伏安曲线的研究 39-40 4.2 扫描速率对硫化物阳极氧化过程的影响 40-41 4.3 温度对硫化物阳极氧化过程的影响 41-46 4.4 碱度对硫化物阳极氧化过程的影响 46-47 4.5 杂质离子对硫化物阳极氧化过程的影响 47-49 4.6 结论 49-50 5 各因素对硫离子转化率的影响 50-57 5.1 阳极电解电位对硫离子转化率的影响 51-52 5.2 温度对硫离子转化率的影响 52-54 5.3 碱度对硫离子转化率的影响 54-55 5.4 添加剂离子对硫离子转化率的影响 55-56 5.5 结论 56-57 6 结论及建议 57-58 6.1 结论 57 6.2 建议 57-58 致谢 58-59 参考文献 59-64 附录 64
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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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