ACF@OMC阴极与DSA阳极的制备及其在电-Fenton降解有机物中的应用

摘要

近年来,如何高效的去除水中的难降解污染物已经成为了水处理研究的热点问题之一。羟基自由基具备很高的氧化能力,能快速的与有机污染物发生反应,最终将有机物矿化成CO2和水。故能大量产生羟基自由基活性物种的高级氧化技术(AOT)备受研究者们的关注,电-Fenton技术就是其中之一。
　　电-Fenton技术的实质是利用阴极对氧分子的扩散作用,将阴极室附近的氧分子进行二电子还原后与水中的H+结合后生成H2O2,再进一步与水中的Fe2+作用生成·OH,利用·OH降解污染物,所以阴极材料的氧扩散性能对于提高电-Fenton体系的降解效率,至关重要。
　　本论文制备了一种新型的有序介孔碳-活性炭纤维毡(ACF@OMC)复合碳材料并将其作为电-Fenton体系的阴极,降解染料废水。第二章系统的阐述了ACF@OMC复合材料的制备过程,包括前驱体的制备、样品的SEM、TEM、氮气物理吸附等表征结果,将制备的复合材料ACF@OMC、ACF@DMC与其基材ACF作为电-Fenton体系的阴极对染料废水X3B进行降解,结果表明ACF@OMC是一种性能稳定的氧扩散阴极,包裹在ACF表面的OMC所具备的有序介孔结构,能提高阴极对氧气的利用率和氧气在阴极表面的转化效率,从而产生更多的活性物种。第三章将不同温度煅烧得到的三种ACF@OMC复合材料作为阴极分别对染料X3B和酸性橙进行电-Fenton降解,结果显示煅烧温度会对复合材料的结构产生影响,而具备不同微观结构的阴极材料对染料的降解行为的影响也各不相同,通过对比X3B和酸性橙在三组不同复合阴极体系中所体现的降解结果的差异,分析认为染料本身的分子结构信息也会对染料的降解行为产生较大影响。第四章从电-Fenton阳极材料的角度出发,结合阳极氧化这一催化原理,将DSA阳极与ACF阴极以及石墨电极(GE)进行两两组合,得到了三组不同的电-Fenton体系,对X3B染料废水进行处理,结果表明不同的电极体系对X3B降解脱色以及矿化程度有所差异,DSA和ACF的SEM表征结果证实这两种材料非常的稳定,且XRD表征结果显示SnO2和Sb2O5是DSA表面纳米涂层主要存在的物质;电极的CV测试结果表明DSA并不能直接通过阳极氧化降解X3B,而不同电极体系产生活性物种·OH的结果显示,DSA能促进H2O2分解转化为·OH,因此其显示出优良的电-Fenton降解效率。

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第一章 绪 论

1.1水污染的研究背景

1.2 Fenton技术的发展概况

1.3有序介孔碳材料的发展概况

1.4 DSA电极的研究背景

1.5本学位论文的研究内容

第二章 ACF@OMC的制备及其作为电-Fenton体系阴极的应用研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3复合碳材料的表征

2.4 结果与讨论

2.5 小结

第三章 温度对ACF@OMC复合材料结构及结构对电

3.1 引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4 小结

第四章 电-Fenton降解X3B的阳极影响探究

4.1引言

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

结论

参考文献

致谢

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