学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

金刚石膜电极电化学氧化降解有机污染物

作　者: 吴梅芬
导　师: 赵国华
学　校: 同济大学
专　业: 物理化学
关键词: 金刚石膜电极(BDD) 电化学氧化超声苯次甲基蓝邻苯二甲酸高效液相色谱紫外-可见光谱降解机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 84次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

金刚石膜（Boron-doped Diamond简写为BDD）电极是一种新颖的电极，由于它具有电极表面化学性质稳定，电化学催化性能优良，电催化性能不易失活，电极的电势窗口宽，尤其具有高析氧电位等电催化氧化阳极应具备的特性而成为国际环境学科和电化学学科广泛关注的电极材料。本文以BDD电极为工作电极，研究了一些典型的有机污染物如苯、染料分子次甲基蓝、芳香羧酸分子在BDD电极上的氧化反应特性；采用恒电流降解方法，并结合电化学方法和紫外可见分光光度法与高效液相色谱法等分析手段研究了这些难生化、难氧化的有机污染物在BDD电极上的降解效果和电化学氧化机理。（1）实现了难生化难氧化降解的芳香分子苯在BDD电极上的电化学氧化降解。以BDD电极为阳极，纯钛板为阴极，阳极有效面积为5.0cm²，固定电极间距为10mm，50ml初始浓度为1019.5mg/L的苯溶液，电解电流密度的为10mA／cm²，电化学氧化反应11小时后，其TOC去除率能达到94.3％能得到彻底的降解。。采用现场的微分咏冲伏安法、紫外可见光谱、和高效液相色谱技术研究表明，苯在降解过程初步氧化生成苯酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚等中间产物，随着降解过程中羟基自由基的不断产生，初始反应物苯以及酚类氧化中间产物在BDD电极上失去电子或在羟基自由基作用下继续氧化开环，生成草酸、顺丁烯二酸等脂肪酸小分子，脂肪酸进一步矿化降解。由于苯的氧化电位高达2.8V，采用电化学这种温和氧化方式将芳香烃分子得以去除，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。（2）次甲基蓝分子在BDD电极上在有氯和无氯离子介质中的氧化降解研究。对比BDD、Pt、石墨、DSA四种电极在无氯和有氯离子的介质中的线性扫描伏安实验表明，BDD电极具有最高的析氧电位，有利于有机物在电极表面的直接电化学氧化，表明BDD电极非常适用于对无Cl^-介质体系中有机污染物的直接电化学降解处理；相反，BDD电极上的析氯电位最高，不利于生成氯气进行间接氧化降解污染物，不利于提高间接氧化的电流效率，不能发挥BDD电极的优异的电化学性能。高浓度的次甲基蓝染料废水的降解结果也表明，BDD电极比其它各类电极更适于在无氯离子介质中的直接电化学氧化降解，氧化电流效率几乎可达到100％，COD的降解动力学方程符合一级反应模型，其降解速率常数为0.0089lmin^-1。降解过程的紫外可见光谱、电化学分析方法的动态变化检测也表明，次甲基蓝氧化的COD去除速率与染料脱色速率是同步的，这说明次甲基蓝分子在BDD电极上的氧化是其整个分子结构的共轭体系的完全破坏，染料分子由此得以脱色，矿化。（3）研究了采用BDD电极的电化学氧化方法与超声处理方法的联用技术和降解过程。比较了电化学氧化、超声处理与超声—电化学氧化三种方式对邻苯二甲酸降解的结果。单一的超声处理不能使邻苯二甲酸降解，单一BDD电极电化学氧化方法对邻苯二甲酸的降解可取得较理想效果，电极面积为3.85cm²，电极间距为10mm，电流密度为20mA／cm²，模拟废水处理体积为20mL，进行电解反应，4个小时后TOC的去除率达到100％。采用超声与电化学氧化联用处理时，能大大加快邻苯二甲酸的降解，经1.5小时后邻苯二甲酸的TOC去除率达到99.37％，这表明超声对BDD电极电化学氧化过程起到很有效的强化作用，超声—电化学氧化协同处理是一种更为高效的污染物降解方法。

全文目录

第1章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景  12-17
  1.2 论文的研究目的与研究内容  17-18
    1.2.1 研究目的  17
    1.2.2 研究内容  17-18
第2章芳香烃污染物在BDD电极上的氧化与降解机理  18-38
  2.1 引言  18-19
  2.2 实验部分  19-20
    2.2.1 实验药品及主要仪器  19
    2.2.2 苯模拟废水的电解  19-20
    2.2.3 分析方法  20
  2.3 结果与讨论  20-36
    2.3.1 苯在BDD电极上的氧化降解效果  20-21
    2.3.2 苯的氧化特性的实时微分脉冲伏安法研究  21-22
    2.3.3 实时紫外—可见光谱动态分析  22-25
    2.3.4 反应动力学过程高效液相色谱检测  25-34
    2.3.5 苯在BDD电极上的电化学氧化降解机理  34-36
  2.4 结论  36-38
第3章染料分子在BDD电极上无氯与含氯介质中的氧化降解  38-62
  3.1 引言  38-41
  3.2 实验部分  41-42
    3.2.1 仪器与试剂  41
    3.2.2 电化学降解处理  41-42
    3.2.3 分析方法  42
  3.3 结果与讨论  42-61
    3.3.1 BDD电极在无Cl~-和含Cl~-介质中的析氧、析氯电位和电势窗口  42-44
    3.3.2 次甲基兰在BDD、DSA、石墨、Pt电极上的电化学氧化特性  44-46
    3.3.3 降解过程中次甲基监在BDD电极上的现场电化学氧化特性研究  46-48
    3.3.4 降解过程中的实时紫外可见吸收光谱表征  48-51
    3.3.5 介质pH值对次甲基兰在BDD电极上电化学特性和处理效果的影响  51-55
    3.3.6 无Cl~-介质体系中次甲基蓝在BDD电极上的恒电流氧化降解  55-61
  3.4 结论  61-62
第4章芳香酸污染物在BDD电极上电化学氧化与超声电化学氧化  62-73
  4.1 引言  62-64
  4.2 实验部分  64
  4.3 结果与讨论  64-69
    4.3.1 电化学处理过程中pH值的影响  64-65
    4.3.2 电流密度与TOC降解的关系  65-66
    4.3.3 电化学氧化的降解效率  66-68
    4.3.4 邻苯二甲酸电化学降解过程中的紫外吸收光谱图  68-69
  4.4 邻苯二甲酸的超声降解和超声—电化学降解  69-72
  4.5 结论  72-73
第5章主要结论  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-82
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  82

金刚石膜电极电化学氧化降解有机污染物

内容摘要

全文目录

相似论文