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本文选取N,N-二甲基甲酰胺(DMF)这一经典的有机胺类污染物为目标,考察了电流密度、初始pH、氯盐比例这些条件对DMF去除率的影响,并通过响应面曲线法优化了此三种条件,得到了最佳工作条件,对最佳条件下的电化学氧化实验进行了动力学拟合。采用微分电化学质谱(DEMS)深入分析了DMF的电化学降解机理。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分别对有无氯离子参与电化学过程的产物进行了研究,并对DMF的降解路径进行了分析和推断。得出以下结果:
(1)对四种电极进行了X射线衍射分析及扫描电镜分析,分别用四种电极对模拟DMF废水进行了电化学氧化实验,对其DMF去除率以及TOC去除率进行了比较,DMF与TOC降解性能顺序相同为:Ti/RuO2-IrO2>Ti/RuO2-IrO2-SnO2>Ti/Ta2O5-IrO2>Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2,选择Ti/RuO2-IrO2电极作为最佳工作电极。
(2)对Ti/RuO2-IrO2电极降解DMF的机理进行了初步的判断。通过循环伏安法(CV)判断其氧化形式为间接氧化;通过分子探针实验得出对DMF降解影响最大的活性基团是硫酸根自由基(SO4?-)。
(3)根据单因素实验结果得出,DMF最佳降解条件为电流密度:40mA/cm2、初始pH:6、氯盐比例:20%。并对此条件采用响应面曲线法进行优化,分析了各因素对DMF去除率的影响的显著性水平。当电流密度为47mA/cm2,初始pH为5.5,氯盐比例为15%时,DMF的去除率有最大计算值97.2%。
(4)在计算出的最佳条件下进行电化学实验得到的实际去除率为97.3%,大于计算值97.2%。所以认定上述计算条件为最佳实验条件。在此条件下对DMF的降解进行了动力学拟合,求出DMF降解的动力学模型符合伪一级动力学。
(5)采用DEMS对整个DMF的降解过程进行了原位检测,验证了DMF的降解是间接氧化过程,并且在有氯盐存在的条件下,DMF的降解受到SO4?-以及活性氯物种的共同作用。
(6)对DMF有无氯盐存在的电化学产物采用GC-MS分别进行了分析,发现当无氯盐存在时,DMF的降解并不彻底,其最终产物中还有甲基甲酰胺的存在,而有氯盐存在时,降解较为彻底。
(7)结合质谱结果以及所学化学知识,分别推测出有无氯盐存在的两组中DMF的降解途径。
(1)对四种电极进行了X射线衍射分析及扫描电镜分析,分别用四种电极对模拟DMF废水进行了电化学氧化实验,对其DMF去除率以及TOC去除率进行了比较,DMF与TOC降解性能顺序相同为:Ti/RuO2-IrO2>Ti/RuO2-IrO2-SnO2>Ti/Ta2O5-IrO2>Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2,选择Ti/RuO2-IrO2电极作为最佳工作电极。
(2)对Ti/RuO2-IrO2电极降解DMF的机理进行了初步的判断。通过循环伏安法(CV)判断其氧化形式为间接氧化;通过分子探针实验得出对DMF降解影响最大的活性基团是硫酸根自由基(SO4?-)。
(3)根据单因素实验结果得出,DMF最佳降解条件为电流密度:40mA/cm2、初始pH:6、氯盐比例:20%。并对此条件采用响应面曲线法进行优化,分析了各因素对DMF去除率的影响的显著性水平。当电流密度为47mA/cm2,初始pH为5.5,氯盐比例为15%时,DMF的去除率有最大计算值97.2%。
(4)在计算出的最佳条件下进行电化学实验得到的实际去除率为97.3%,大于计算值97.2%。所以认定上述计算条件为最佳实验条件。在此条件下对DMF的降解进行了动力学拟合,求出DMF降解的动力学模型符合伪一级动力学。
(5)采用DEMS对整个DMF的降解过程进行了原位检测,验证了DMF的降解是间接氧化过程,并且在有氯盐存在的条件下,DMF的降解受到SO4?-以及活性氯物种的共同作用。
(6)对DMF有无氯盐存在的电化学产物采用GC-MS分别进行了分析,发现当无氯盐存在时,DMF的降解并不彻底,其最终产物中还有甲基甲酰胺的存在,而有氯盐存在时,降解较为彻底。
(7)结合质谱结果以及所学化学知识,分别推测出有无氯盐存在的两组中DMF的降解途径。