Me/GO/Ti阴极的制备及电催化还原硝酸盐氮的研究

摘要

工业的快速发展使得水体中氮的含量急剧增加，由此产生的水体富营养化等环境问题日益突出，因此，含氮废水处理刻不容缓。目前，大多数污水处理厂所采用的传统水处理工艺中，末端出水多存在由硝酸盐所引起的总氮超标的问题。针对此问题，本论文选取硝酸盐作为目标污染物，以制备的Cu/GO/Ti、Ag/GO/Ti 和 Sn/Pd-GO/Ti 电极作为阴极对硝酸盐废水进行电化学还原降解，研究电流密度、极间距、氯离子浓度、pH 和氨氮浓度等因素对电化学降解硝酸盐的影响，并结合扫描电镜、XRD、拉曼、XPS 等表征结果对自制的电极的性能以及电化学降解硝酸盐的效率进行分析，得出如下结论： （1）采用电沉积法制备出三种Me/GO/Ti电极，氧化石墨烯的引入增加了电极的电化学活性，增强电极的稳定性、延长电极使用寿命，同时也降低了由金属的脱落而造成的二次污染。 （2）分步电沉积法制备的Cu/GO/Ti电极作为阴极电催化还原硝酸盐，优化工艺运行参数：在电流密度为15mA/cm2、pH为7、Cl-浓度为500mg/L的条件下对初始浓度为50mg/L的硝酸盐废水电解3h后，硝酸盐降到5mg/L；Cu/GO/Ti电极对硝酸盐的去除效率高于Cu/Ti电极，Cu的溶出量比Cu/Ti电极低，且使用时间较长，说明氧化石墨烯的引入增加了电极对硝酸盐的电催化活性、延长了电极的使用寿命，降低了Cu造成的二次污染。 （3）一步电沉积法制备的Ag/GO/Ti电极电催化还原硝酸盐，其最佳工艺运行参数：在电流密度为10mA/cm2、pH为7、Cl-浓度为400mg/L、初始氨氮浓度为80mg/L的最优工艺运行参数下，对20mg/L的硝酸盐模拟废水电解4h，硝酸盐的去除率达到80%以上。 （4）分步电沉积法制备的Sn/Pd-GO/Ti电极电催化还原硝酸盐，其最佳工艺运行参数：电流密度为20mA/cm2、pH为10、Cl-浓度为400mg/L、氨氮浓度为50mg/L ，对25mg/L的硝酸盐废水电解4h后，硝酸盐从25mg/L降至4mg/L。 综上所述，本文制备的三种电极具有稳定性高、使用寿命长、对硝酸盐有较高的电催化活性、可降低成本等优势，故研究该电极具有一定的意义。

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