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Zn-Se/不锈钢电极的制备及超声协同电化学体系处理模拟染料废水的研究

作　者: 王秋芬
导　师: 缪娟；杨娟
学　校: 河南理工大学
专　业: 应用化学
关键词: Zn-Se/不锈钢阴极正交设计模拟染料废水脱色率 COD去除率
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文是在超声协同钛、铁双阳极电化学体系处理印染废水研究的基础上,对阴极材料进行Zn-Se电化学修饰,电沉积不锈钢基Zn-Se薄膜,而后进行超声协同Zn-Se/不锈钢阴极-钛、铁双阳极电化学体系处理模拟染料废水的研究。首先,研究了在不锈钢基底上电沉积制备Zn-Se薄膜的工艺参数。研究表明,电沉积不锈钢基Zn-Se薄膜的最佳工艺条件为柠檬酸钠加入量14.71 g、电流密度3.8 mA·cm-2、ZnSO4/Na2SeO3初始物质的量浓度比250:1、初始pH 2.9、时间7 min、温度55℃,超声功率160 W。此条件下制备出的不锈钢基Zn-Se薄膜经过扫描电镜及能谱仪分析测试,可知其表面结晶致密、均匀,Zn/Se质量比为1:1.5 (即原子比为1:1.25)。其次,研究了超声协同Zn-Se/不锈钢阴极-钛、铁双阳极电化学体系处理模拟染料废水。研究了电流密度、初始pH、超声功率、通气量以及不同Zn/Se质量比的Zn-Se/不锈钢阴极材料对罗丹明B模拟染料废水降解效果的影响,通过正交试验对各因素进行了优化,并通过验证确定了最优工艺条件。结果表明,在电流密度24 mA·cm-2,初始pH 6,超声功率160 W,通气量10 L·h-1, Zn/Se质量比为1:1.5 (即原子比为1:1.25)的Zn-Se/不锈钢作阴极的条件下,降解120 min,其脱色率为98.97%,COD去除率为88.11%。通过使用不同阴极材料处理罗丹明B模拟染料废水的对比实验,可知在其它条件相同的情况下,阴极镀Zn-Se薄膜时处理模拟废水的脱色率和COD去除率要高于阴极未镀膜的。最后,探讨了本实验体系处理模拟染料废水的机理。通过实验得出降解过程分为两步反应,每一步反应都为准一级动力学反应。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 引言  11-29
  1.1 课题来源及研究意义  11-12
  1.2 印染废水处理工艺方法及研究现状  12-21
    1.2.1 物理处理法  13-14
    1.2.2 化学处理法  14-19
    1.2.3 生物处理法  19-21
  1.3 电化学法处理印染废水的研究现状  21-27
    1.3.1 电化学氧化法  21-22
    1.3.2 电化学还原法  22-23
    1.3.3 电絮凝法  23
    1.3.4 电气浮法  23-24
    1.3.5 电沉积法  24
    1.3.6 电化学复合技术  24-27
  1.4 本课题的研究内容及主要解决的问题  27-28
  1.5 本章小结  28-29
2 理论分析  29-35
  2.1 电沉积过程的相关理论  29-31
    2.1.1 电极过程的基本历程  29
    2.1.2 浓差极化和电化学极化  29
    2.1.3 液相传质的三种形式  29-30
    2.1.4 络合理论  30-31
  2.2 电化学处理染料废水的相关理论  31-34
    2.2.1 电化学去除有机污染物的基本原理  31
    2.2.2 Fenton 法处理有机废水的原理  31-33
    2.2.3 超声波处理有机废水的机理  33-34
  2.3 本章小结  34-35
3 实验与研究方法  35-43
  3.1 电极的制备及表征  35-37
    3.1.1 实验所用原料及设备  35
    3.1.2 方案设计  35-36
    3.1.3 实验过程  36
    3.1.4 测试与表征  36-37
  3.2 超声协同Zn-Se/不锈钢阴极电化学体系处理模拟废水的研究  37-41
    3.2.1 实验所用原料及设备  37
    3.2.2 实验装置  37-38
    3.2.3 实验方案设计  38-40
    3.2.4 实验方法  40
    3.2.5 分析测试方法  40-41
  3.3 本章小结  41-43
4 实验结果与分析  43-67
  4.1 电极的制备及表征  43-52
    4.1.1 电沉积不锈钢基Zn-Se 薄膜  43-48
    4.1.2 不锈钢基Zn-Se 薄膜的表面形貌及组成  48-50
    4.1.3 超声辅助电沉积不锈钢基Zn-Se 薄膜  50-52
  4.2 超声协同Zn-Se/不锈钢阴极电化学体系处理模拟废水的研究  52-65
    4.2.1 本实验体系对罗丹明B 降解效果的单因素条件研究  52-61
    4.2.2 正交试验  61-64
    4.2.3 正交试验的验证  64
    4.2.4 不同阴极材料处理模拟染料废水的比较  64-65
  4.3 本章小结  65-67
5 理论探讨  67-73
  5.1 机理探讨  67-68
    5.1.1 罗丹明B 的性质及用途  67
    5.1.2 机理探讨  67-68
  5.2 超声协同镀膜阴极电化学体系降解罗丹明B 的动力学分析  68-72
    5.2.1 理论分析  68-70
    5.2.2 实验探讨  70-72
  5.3 本章小结  72-73
6 结论及展望  73-75
  6.1 论文完成的主要结论  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-85
作者简历  85-87
学位论文数据集  87

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