新型二氧化铅电极在混合染料脱色处理中的应用

摘要

随着印染工业的快速发展,染料废水的种类和排放量均大幅度增加,严重威胁着水环境安全。电催化氧化技术是近年来逐渐发展起来的一种处理难降解有机物的水处理技术,因其操作简单、副产物少等特点被研究者广泛关注。
　　为了寻求高效稳定的电催化阳极,本文采用电沉积法制备了四种钛基二氧化铅电极,比较不同基体和不同镀层对电催化降解甲基橙性能的影响。研究结果表明,采用钛网作为基体,分别电沉积α-PbO2中间层和β-PbO2活性层所制备的电极兼具良好的稳定性和催化活性,且能耗较低。通过SEM对电极进行表征,发现表面活性层晶体分布均匀,颗粒细小,能很好的覆盖基体,有利于提高电极的稳定性和使用寿命。
　　为了进一步考察所制备电极的电催化性能,使用自制的钛网二氧化铅电极为阳极,不锈钢板为阴极,研究了不同工艺条件下单一染料和复杂混合染料的降解过程。实验研究表明:
　　在单一甲基橙染料降解实验中,当溶液初始浓度为30mg/L、外加电流密度为21mA/cm2、pH=5时反应120min,甲基橙的脱色率达到94.45％。添加氯离子,使得间接氧化能力增强,当Cl?浓度为60mmol/L时,在上述条件下电解20min,甲基橙的脱色率就可以达到91.77%。甲基橙脱色机理研究表明,在电催化降解过程中,甲基橙的偶氮结构被破坏,羟基自由基不断攻击苯环,进而使甲基橙降解为小分子化合物,达到脱色的目的。
　　考察电流密度、pH值、氯离子浓度对甲基橙和亚甲基蓝混合溶液模拟生产中混合染料废水电催化氧化效果的影响,实验结果表明:
　　电流密度对混合染料的脱色效果影响很大,随着电流密度的升高,染料的脱色速率迅速提高。在混合染料的降解中,甲基橙的脱色率明显高于亚甲基蓝的脱色率。比较单一染料甲基橙的降解和混合染料中甲基橙的降解发现,混合染料中甲基橙的降解速度比单一染料甲基橙的降解速度要快。
　　在混合染料的降解过程中,pH值越低,脱色效果越好,随着pH值的继续升高,脱色率下降明显。在单一组份中,pH对甲基橙的电催化影响效果比对亚甲基蓝的影响更大,在pH=6~10时,亚甲基蓝的脱色变化不是很明显。总体来说,pH=3~6时脱色效果较好,考虑到pH较低时需用较多的酸来调节,因此本法适用于处理不经过稀释或者中和调节的酸性染料废水。
　　氯离子浓度的增加对染料脱色效果影响非常大,添加氯离子后,混合染料中甲基橙和亚甲基蓝的脱色率迅速提高,随着氯离子浓度的升高,染料的脱色率随之上升。在混合染料中,甲基橙得到优先降解,由于甲基橙的竞争关系,亚甲基蓝的降解受到了抑制。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

致谢

目录

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1我国印染行业的现状

1.2染料废水的特点及危害

1.3染料废水处理方法

1.4电催化氧化技术

1.5测定双组份染料浓度的两种方法

1.6本课题的研究目的和内容

第二章 新型二氧化铅电极的制备

2.1前言

2.2主要实验试剂与器材

2.3新型 PbO2电极的制备

2.4结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 新型二氧化铅电极处理甲基橙废水的实验研究

3.1前言

3.2材料与方法

3.3单组份染料的电化学脱色分析

3.4甲基橙降解机理分析

3.5本章小结

第四章 双组份染料的电化学脱色分析

4.1 前言

4.2材料与方法

4.3双组份染料的电化学脱色分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文