论文部分内容阅读
染料废水具有成分复杂、毒性大和难降解的特点。目前,染料废水的直接排放已经对环境和人类的生存造成了严重的威胁,寻求高效降解染料废水的环境友好方法已经变得越来越重要。近年来,电催化氧化法因操作简单、降解效率高、无二次污染等特点受到广泛关注。电催化氧化过程的关键是电极材料的选择。电极材料对电催化降解效率有着较大的影响。本论文通过电沉积法、压片-烧结法和热分解法制备了四种电催化活性较高的电极材料,并将其应用于茜素红、亚甲基蓝、甲基橙和溴甲酚绿等染料废水的电催化氧化过程。通过改变实验参数,确定最佳降解条件。主要的研究内容如下:(1)采用电沉积方法制备了碳量子点(CQDs)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极。研究表明,较Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2电极而言,Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极具有更为疏松多孔的结构。另外,Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极的析氧电位高达2.25 V,而Ti/PbO2和Ti/CQDs-PbO2电极的析氧电位分别为1.73 V和1.84 V。以Ti/CQDs-SDBS-PbO2电极为阳极电催化降解处理茜素红废水,详细研究了 pH、温度、电流密度以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在初始pH为5,温度为30℃,电流密度为15mAcm-2,电解时间为150 min的最佳降解条件下,茜素红废水的降解率高达95.29%。(2)采用电沉积方法制备了 Ti/PbO2、Ti/Pr-PbO2 和 Ti/Sm-PbO2电极。研究表明,较Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2电极而言,Ti/Sm-PbO2电极表面棱形大小更为均一,有较多孔洞。另外,Ti/Sm-PbO2电极的析氧电位高达2.40 V,而Ti/PbO2和Ti/Pr-PbO2电极的析氧电位分别为1.75 V和2.25 V。以Ti/Sm-PbO2电极为阳极电催化降解处理亚甲基蓝废水,详细研究了温度、电流密度、pH以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在温度为30℃,电流密度为15 mA cm-2,初始pH为5,电解时间为120 min的最佳降解条件下,亚甲基蓝废水的降解率高达96.38%。(3)采用压片-烧结法制备了亚氧化钛(MPT)电极和Sc203复合的亚氧化钛(Sc203-MPT)电极。研究表明,较MPT电极而言,Sc203-MPT电极所含球状颗粒较少,孔隙度较大。另外,Sc2O3-MPT电极的析氧电位高达1.33 V,而MPT电极的析氧电位为1.16 V。以Sc203-MPT电极为阳极电催化降解处理甲基橙废水,详细研究了电流密度、温度、pH以及电解时间对降解效率的影响。结果表明,在电流密度为10 mA cm-2,温度为25℃,初始pH为3,电解时间为120 min的最佳降解条件下,甲基橙废水的降解率高达90.16%。(4)采用热分解法制备了片状Ti/SnO2-RuO2电极。研究表明,Ti/SnO2-RuO2电极具有“裂状”结构,其析氧电位为1.45 V。以该电极为阳极电催化降解处理溴甲酚绿废水。正交实验结果表明,初始pH、温度、电流密度和时间四个因素对降解效果的影响依次减小。单因素实验结果表明,在pH为7,温度为30℃,电流密度为12 mA cm-2,电解时间为150min的最佳实验条件下,溴甲酚绿废水的降解率高达90.88%。本论文的研究结果表明,Ti/CQDs-SDBS-PbO2、Ti/Sm-PbO2、Sc203-MPT和Ti/SnO2-RuO2电极具有较好的电催化性能,在染料废水处理方面有着良好的应用前景。