填充床电极反应器电沉积铜的影响因素实验研究

摘要

本实验主要采用的主体工艺为填充床电极反应器,利用电沉积法去除含铜废水中的铜离子。采用SEM、XRD、CV、极化曲线、EIS分析手段描述电沉积铜的物化特性;应用本课题组针对有机物氧化所提出的“阶段反应理论”,以浓度c(t)/c0、平均电流效率(ACE)和能耗(Esp)为衡量指标,验证阶段反应理论是否能准确预测电沉积铜的电化学行为,具体结论如下:
　　(1)通过流动方式,电沉积时间、流速和槽压的SEM图对比可知动态条件下,电沉积时间为6h,进水流速0.6L/h,槽压为6V时电沉积铜的晶体表面堆积较紧密,电沉积效果明显,铜的去除率较高。
　　(2)通过流动方式,电沉积时间,流速的XRD图对比可知其生成的是单质铜;动态条件下更易于晶粒的长大;随着电沉积时间的延长,晶核的形成速率大于其生长速率,晶粒尺寸有所减小。且通过结晶度的大小比较可得,各种对比条件下动态的,电沉积时间为6h,流速为0.6L/h时电沉积生成的铜的晶粒质点分布更规则。
　　(3)填充活性炭后其活性位点数量远大于非填充床的,析铜过电位也随之变大,且交换电流密度i0变大,电阻变小,故该条件下电沉积铜的效果较好;增大铜离子浓度时,其还原峰的电流密度数值也随之增大,析铜过电位变大,交换电流密度i0变大,电阻变小,β值变大,故电沉积铜的效果较好;且随着扫描速度的增大,其CV曲线还原峰的电流密度数值也随之增大。
　　(4)验证阶段反应理论主要考虑影响传质系数的因素如槽电压、铜离子浓度、流速和极板间距,通过不同条件的理论数值与实验数值相关性分析,其为高度相关,即可证明阶段反应理论描述电沉积铜的电化学行为具有相当高的准确度。

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变量注释表

1绪论

1.1 含铜废水处理方法研究现状（ Copper wastewater treatment method research status）

1.2 电沉积铜技术概述（ Copper electrodeposition technology overview）

1.3填充床电极反应器(Packed Bed Electrochemical Reactor)

1.4研究意义和研究内容(Importance and Contents)

2实验部分

2.1仪器和药品(Instruments and Chemicals)

2.2测试方法(Test Methods)

2.3分析方法(Analytical Methods)

3填充床电极反应器电沉积铜的物化特性

3.1电沉积铜的电极形貌对比(The electrode morphology comparison of electrodeposition of copper)

3.2 电沉积铜表面 XRD 的分析(The XRD analysis of electrodeposition of copper）

3.3 电沉积铜的循环伏安曲线分析(The cyclic voltammograms curve analysis of electrodeposition of copper）

3.4 电沉积铜的极化曲线分析(The polarization curve analysis of electrodeposition of copper）

3.5电沉积铜的电化学阻抗谱分析(The electrochemical impedance spectroscopy analysis of electrodeposition of copper）

3.6本章小结(Conclusion)

4填充床电极反应器电沉积铜的动力学

4.1槽电压的影响(Influence of the bath voltage)

4.2铜离子浓度的影响(Influence of the copper ion concentration)

4.3流速的影响(Influence of the velocity)

4.4极板间距的影响(Influence of the plate spacing)

4.5本章小结(Conclusion)

5结论与建议

5.1结论(Conclusions)

5.2建议(Suggestions)

参考文献

作者简历

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