钛基金属氧化物阳极的制备及其对有机物废水处理的研究

摘要

21世纪全球经济飞速发展，作为稀缺战略和生存资源之一的水资源，其污染问题已经成为各国亟待解决的重大问题之一，伴随着人类生活和发展的过程，水资源的污染态势每况愈下。由于地球淡水资源紧缺，可供人类使用的水源少之又少，各个行业如钢铁，石油，印染，纺织等等的生产都会伴随着水资源的使用和废水排放，从各行业废水排放国家标准来看，废水本身具有的复杂成分和含量波动为水处理工艺带来了极大的挑战，诸多水处理的新工艺新方法也应运而生。
　　目前，DSA阳极电化学氧化法受到较多的关注。但是，由于DSA阳极的稳定性和电催化氧化性能的限制，从而使得其在使用过程中出现了寿命短，催化活性不高，效率偏低等问题。因此，找到一种催化性能好的长寿命电极是我们的研究目的。本论文分别采用了锰和铈的氧化物对锡锑阳极进行改性，并通过各类测试方法探究了其实际使用性能。主要结果如下:
　　(1)采用MnO2掺杂于锡锑氧化物的镀层中，利用锰的掺杂影响锡的结晶成型。采用SEM，XRD等测试方法对电极的物理性质进行了表征，结果表明，改性后电极表面镀层均匀覆盖，锡和锰的氧化物的形成以及紧密结合大大提高了电极的抗腐蚀能力。同时在电性能上，制备电极的析氧电位达到2.3V，加速测试条件下的电极寿命达到约41 h。在采用该制备电极对含苯酚废水进行实际降解时，COD去除率在6h时能达到80％以上，表明电极的使用效果得到了很大的提高。
　　(2)利用铈的氧化物掺杂改善电极的多孔结构，提高电极的有效活性面积及催化活性，采用SEM，XRD等测试方法对电极物理性质进行表征，结果表明，本电极与锰掺杂电极的表面相比发生较大改变，出现晶粒细化现象，无明显裂隙，镀层结合度较好。电性能测试结果表明，析氧电位达2.48V;加速测试条件下寿命达39h;实际降解时，COD去除率在2h可达50％，电极的电性能大幅提高。
　　(3)电极应用于实际降解过程时，羟基自由基掩蔽实验证明了电极的催化氧化过程遵循自由基的氧化机理，各种影响因素的确定使电极工作得到了最佳运行条件。将电极放大后电极的效果得到了证实，自制电极可以有效对有机物进行降解。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 引言

1．2 工业废水的概述

1．2．1 工业废水的分类

1．2．2 工业废水的特点

1．3．1 物化法

1．3．2 生化法

1．4 高级氧化技术

1．4．1 电化学氧化原理

1．4．2 电化学氧化技术的优点

1．5 电化学技术中阳极材料概述

1．5．1 电极材料的选择

1．5．2 电极的分类

1．5．3 电极的制备工艺

1．6 电化学氧化技术的研究现状及进展

1．7 本课题的研究意义，创新性及技术路线

第二章 电极的制备及测试方法

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 电极的制备方法

2．4 电极性能的表征与测试

2．4．1 SEM表征

2．4．2 XRD表征

2．4．3 电化学测试

2．4．4 电极强化寿命测试

2．4．5 废水中苯酚浓度的测定

2．4．6 废水COD的测定

2．5 本章小结

第三章 锰锑掺杂的钛基SnO2电极的制备、表征及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．3．1 电极的表征

3．3．2 电极的电化学性能

3．3．3 电极强化寿命

3．3．4 含酚废水的降解

3．3．5 废水COD的变化

3．3．6 锰锑掺杂的SnO2电极降解苯酚时的影响因素探索

3．4 本章小结

第四章 铈掺杂锡锑氧化物阳极的制备、表征及性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．3．1 电极的表征

4．3．2 电化学性能

4．3．3 电极强化寿命

4．3．4 含酚废水的降解

4．3．5 废水COD的变化

4．3．6 使用铈掺杂的锡锑电极降解废水时的影响因素

4．4 本章小结

第五章 电极工作机理的证明与大电极应用的成效

5．2．3 大电极的实际应用情况

5．3．1 羟基自由基掩蔽试验

5．3．2 大面积电极的处理效果

5．3．3 含不同有机物废水的COD去除情况

5．4 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

附录

硕士期间主要研究成果

致谢

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