多维催化电极法去除水中活性嫩黄K—4G染料研究

摘要

该论文以活性嫩黄K-4G染料模拟废水为研究对象,首先采用软锰矿吸附/氧化—电解协同法进行探索性实验,考查了软锰矿加入量、电流密度、电解时间、溶液电导、溶液pH、染料溶液初始浓度对脱色率和COD<'Cr>去除率的影响,考察了电流密度、溶液pH、电解时间对溶液中Mn<'2+>浓度的影响.在探索性实验的基础上,利用自制的负载二氧化锰的活性炭,在静态实验条件下考查了电流密度、活性炭量、电解时间、溶液电导、溶液pH对脱色率和COD<,Cr>去除率的影响;在动态实验条件下考察了水力停留时间对脱色率和COD<,Cr>去除率的影响和处理效果的稳定性.实验结果表明:(1)载锰活性炭催化多维电极法可显著提高对染料模拟废水的色度和COD<,Cr>的去除率,提高的幅度随电流密度的增大而增大.(2)延长处理时间、增大活性炭量,可提高载锰活性炭多维电极对染料溶液的色度和COD<,Cr>的去除率.(3)溶液电导率和初始pH对染料溶液色度和COD<,Cr>的去除率的影响不显著.(4)静态实验条件下,采用载锰活性炭时,脱色反应的宏观动力学方程符合一级反应动力学,其中速率常数K(0.0306-0.0258)min<'-1>;COD,,Cr>降解反应的宏观动力学方程符合一级反应动力学,其中速率常数K=(0.0181-0.0149)min<'-1>,脱色反应和COD<,Cr>降解反应的速率常数,较采用无锰的活性炭作为多维电极时,分别增大1. 69倍和1. 47倍.(5)外加电场可以强化二氧化锰对染料的氧化作用,并使其表现出催化作用.(6)自制载锰活性炭的孔分布性质无显著变化,对染料的吸附过程的吸附热增大,吸附性能得到改善.该论文的主要创新点在于:(1)用负载二氧化锰的活性炭作为多维电极处理染料模拟废水,并通过实验发现二氧化锰的催化作用可以显著提高系统对色度和COD<,Cr>的去除率,并显著提高反应速度.(2)提出外加电场可以强化二氧化锰对染料的氧化性,提高电流密度可以增强负载在活性炭上的二氧化锰的催化作用.(3)提出载锰活性炭通过增大吸附过程的吸附热而改善了对染料的吸附性能.上述研究成果目前在国内外文献中尚未见到报道.论文所做的上述工作可以为染料生产废水处理提供新的途径,为多维催化电极法处理染料废水的深入研究提供理论依据.

目录

文摘

英文文摘

1前言

2实验与分析方法

2.1.实验内容与实验条件

2.1.1探索性实验

2.1.2多维催化电极法实验

2.2实验装置

2.2.1.静态实验装置

2.2.2动态实验装置

2.3主要实验步骤

2.4实验材料和试剂

2.5载锰活性炭的制备

2.6主要检测项目与分析方法

2.6.1化学耗氧量(CODCr)

2.6.2色度

2.6.3锰

2.6.4溶液pH值

2.6.5溶液电导率

3实验结果与分析

3.1软锰矿吸附/氧化—电解协同处理活性染料溶液探索

3.1.1软锰矿用量的影响

3.1.2溶液pH值的影响

3.1.3 电流密度的影响

3.1.4溶液电导率的影响

3.1.5电解时间的影响

3.1.6染料溶液初始浓度的影响

3.1.7溶液中锰含量变化分析

3.2多维催化电极处理活性染料溶液过程研究

3.2.1电流密度的影响

3.2.2电解时间的影响

3.2.3活性炭用量的影响

3.2.4溶液初始pH值的影响

3.2.5溶液电导率的影响

3.2.6动态条件下处理效果分析

3.3多维催化电极处理活性染料的宏观动力学研究

3.3.1 CODCr降解的宏观动力学方程

3.3.2色度降解的宏观动力学方程式

3.4多维催化电极去除活性染料机理分析

3.4.1载锰活性炭和无锰活性炭能谱图的分析

3.4.2载锰活性炭和无锰活性炭吸附性能的考察

3.4.3染料结构在处理过程中的变化分析

4结论

参考文献

附录

作者在读期间科研成果简介

声明

致谢