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电化学氧化结合水吸收去除苯乙烯机理研究

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摘要

第一章 前言

1.1 选题的背景和意义

1.2 主要研究内容

第二章 文献综述

2.1 挥发性有机废气处理现状

2.1.1 冷凝法

2.1.2 吸附法

2.1.3 燃烧法

2.1.4 生物法

2.1.5 膜吸收技术

2.1.6 光催化氧化法

2.1.7 脉冲电晕技术

2.2 水吸收结合电化学氧化法处理苯乙烯废气

2.2.1 吸收法的特点

2.2.2 吸收原理

2.2.3 吸收剂的选择

2.2.4 电化学方法技术的简介

2.2.5 电化学氧化技术的原理

2.2.6 电化学氧化技术在环保领域中的应用

第三章 实验装置与分析方法

3.1 实验对象

3.2 实验流程以及实验步骤

3.2.1 电化学氧化结合水吸收处理苯乙烯废气试验流程和实验步骤

3.2.2 电化学工作站测RuO2/Ti阳极的性能的实验流程

3.2.3 间接氧化反应实验的实验流程和实验步骤

3.3 实验装置

3.3.1 电化学反应器

3.3.2 电解液吸收模拟废气装置

3.4 实验材料及设备

3.4.1 实验材料

3.4.2 实验设备

3.5 分析方法

3.5.1 苯乙烯模拟废气分析方法

3.5.2 苯乙烯模拟废气标准曲线绘制

3.5.3 苯乙烯去除率计算

3.5.4 水溶液中苯乙烯浓度分析方法

3.5.5 水溶液中苯乙烯浓度标准曲线绘制

3.5.5 RuO2/Ti电极电化学性能分析方法

第四章 苯乙烯模拟废气去除效果实验结果与分析

4.1 溶液初始pH对苯乙烯模拟废气去除率的影响

4.1.1 Na2SO4溶液初始pH对苯乙烯模拟废气去除率影响的结果与分析

4.1.2 NaCl溶液初始pH对苯乙烯模拟废气去除率影响的结果与分析

4.2 Cl-浓度对苯乙烯模拟废气去除率影响的结果与分析

4.3 苯乙烯氧化产物分析

4.4 小结

第五章 电极的电化学性能分析

5.1 RuO2/Ti阳极析氧性能分析

5.1.1 RuO2/Ti阳极在不同pH下析氧电位比较

5.1.2 RuO2/Ti阳极在不同pH下析氯电位比较

5.1.3 RuO2/Ti阳极在不同浓度的NaCl溶液里的析氯电位比较

5.2 RuO2/Ti阳极循环伏安曲线分析

5.2.1 RuO2/Ti阳极在0.5mol/L Na2SO4溶液里的循环伏安曲线

5.2.3 RuO2/Ti阳极在0.5 mol/L NaCl溶液里的循环伏安曲线

5.3 小结

第六章 间接氧化反应实验

6.1 水吸收对苯乙烯废气去除效果的影响

6.2 盐溶液吸收对苯乙烯去除率的影响

6.3 电解过后的盐溶液吸收对苯乙烯去除率的影响

6.3.1 电解过后的Na2SO4溶液吸收对苯乙烯去除率的影响

6.3.2 电解过后的NaCl溶液吸收对苯乙烯去除率的影响

6.4 工业应用分析

6.5 小结

第七章 结论与展望

7.1 实验结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

挥发性有机物作为主要大气污染物之一,给人们的生活和健康带来了严重的影响。本文研究的对象是苯乙烯,采用电化学氧化结合水吸收法处理苯乙烯模拟废气。
  本实验采用的电化学反应器是圆柱状玻璃反应器,有效容积250mL(Φ30 mm×300 mm)。电化学反应器是由以钛为基体二氧化钌为涂层的电极(Φ10mm,作为阳极),以及内壁称有的不锈钢网(作为阴极)组成。模拟的废气是由氮气与鼓吹出来的苯乙烯蒸汽组成,充分混合后进入电化学反应器。本文采用水吸收结合电化学氧化法处理苯乙烯废气,主要研究了电解质、初始pH等因素对苯乙烯降解的影响,以及苯乙烯氧化后的产物分析。进一步考察了阳极的电化学性能包括极化曲线和循环伏安曲线对苯乙烯降解的影响,以及苯乙烯在降解的过程中去除机理的研究。
  实验结果表明:分别采用250 mL,浓度为0.5 mol/L的NaCl溶液和Na2SO4溶液为吸收液,电流密度为0.02 A/cm2,苯乙烯进气浓度1200 mg/L,苯乙烯在酸性环境下的去除率高于碱性环境下的去除率,且在氯化钠溶液里去除率为65.8%明显高于硫酸钠溶液里的去除率26.1%;苯乙烯氧化后的产物通过GC,GC-MS分析,推测主要产物可能为苯甲醛、苯甲醇、环氧苯乙烷以及苯基1,2乙二醇;在扫描电压0-2V、扫描速率50mV及两极间距5cm条件下,在0.5 mol/L的Na2SO4溶液里,RuO2/Ti阳极在酸性环境下析氧电位高于碱性环境下的析氧电位;在0.5 mol/L的NaCl溶液里,RuO2/Ti阳极在酸性环境下析氯电位低于碱性环境下的析氯电位;RuO2/Ti阳极表面上析氯电位随着NaCl浓度的增大而减小,且电流密度也随之增大。通过比较阳极的循环伏安曲线,推导出苯乙烯的电化学氧化作用可能主要是间接氧化作用,并且通过一系列实验进一步证明了苯乙烯降解过程中发生了间接氧化作用。

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