【摘 要】
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酚类化合物是石化、制药、香料、印染等工业领域生产废水中广泛存在的污染物;具有COD值高、排放量大、污染面广、毒性强以及难生化处理等特点,因此引起人们广泛关注。传统的水处理方法存在诸多弊端,已不能满足日益严格的环保要求,而三维电催化氧化技术能够利用·OH的强氧化作用将难降解有机物彻底矿化或转化为易生物降解的小分子化合物,因而被环保工作者寄予厚望。本文研究的主要目的是制备催化性能、稳定性能较好的粒子电
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酚类化合物是石化、制药、香料、印染等工业领域生产废水中广泛存在的污染物;具有COD值高、排放量大、污染面广、毒性强以及难生化处理等特点,因此引起人们广泛关注。传统的水处理方法存在诸多弊端,已不能满足日益严格的环保要求,而三维电催化氧化技术能够利用·OH的强氧化作用将难降解有机物彻底矿化或转化为易生物降解的小分子化合物,因而被环保工作者寄予厚望。本文研究的主要目的是制备催化性能、稳定性能较好的粒子电极,应用于三维电催化反应器中,来提高处理难降解酚类化合物性能,具体研究内容和结果如下:论文筛选了制备粒子电极的载体;采用浸渍法制备了单金属组分与多金属组分的负载型粒子电极;采用BET、SEM-EDS、XRD、TG对所制备的粒子电极进行物理表征,并对粒子电极进行极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗(EIS)的电化学性能测试;以苯酚的降解为研究对象对其进行电催化氧化降解性能评价,并初步进行了苯酚降解机理研究。研究结果表明,相较于γ-Al2O3柱状活性炭GAC更适宜做载体;利用浸渍法制备不同种活性金属的单一组分、复合组分粒子电极,以对苯酚TOC、COD的去除率及反应体系能耗(Esp)、电流效率(ACE)为考核指标,得出负载Fe元素的粒子电极综合性能最佳。对比三维电极法、二维电极法对苯酚废水的处理效果,得出三维电极法对苯酚降解效果较优,COD、TOC去除率分别为73%、72.23%。研究Fe负载型粒子电极在不同工艺条件下(初始p H值、电流密度、电解质浓度、进水浓度、空气流量、温度)对苯酚降解效果的影响。通过单因素实验得出:在电流密度0.75 A/cm~2、空气流速0.4 L/min、支持电解质(Na2SO4)0.05 mol/L的条件下,处理100 mg/L的模拟苯酚溶液时,负载Fe元素的粒子电极对苯酚处理效果最佳。粒子电极连续运行25次后,其对苯酚COD的去除率仍可达到58.00%,说明Fe/GAC电极具有一定的稳定性。通过粒子电极再生实验,发现再生后的粒子电极对苯酚溶液降解效果明显提高,其对苯酚COD去除率可达70.22%。通过自由基清除剂实验,证明了自由基在反应中的作用。借助UV-VIS扫描、HPLC对中间产物检测,证明了苯酚的电催化氧化降解机理。
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