掺硼金刚石薄膜电极电化学氧化降解TNT的研究

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炸药废水主要有梯恩梯(TNT),黑索金(RDX)及奥克托今(HMX)等三种废水。其中TNT废水生产量最多,对环境污染最严重。TNT废水具有以下特点:成分较为复杂,难降解,具有危险性,能造成人类及生物中毒,并且对土壤和水体造成污染。  目前处理TNT废水的方法主要分为物理法(萃取法,混凝沉积法,物理吸附法,超声波法等),化学法(Fenton法与类Fenton法,臭氧与组合臭氧氧化法,光催化氧化法等)及生物法。上述研究具有以下缺点:对TNT废水研究相对较少;处理工艺较复杂,利用效率低,费用高。  本论文以TNT模拟废水为研究对象,以BDD为阳极电化学氧化降解处理TNT废水,目前国内外均没有此类研究的报道,该方法是高级电氧化技术中的一种。  以下为本文的研究主要内容:  本论文采用微波等离子化学气相沉积法(MPCVD),以H2+CH4+B2H6混合气体为反应气源,制备出高质量的掺硼金刚石膜电极(BDD),采用循环伏安法研究了BDD电极的电化学性能,检测了BDD电极的电势窗口和背景电流,分析了电极的可逆性;并研究了TNT在BDD膜电极上的电氧化-还原行为。  首先采用循环伏安法(CV)研究了TNT在掺硼金刚石(BDD)膜电极上的电化学氧化-还原行为。基于此,开展了以BDD电极为阳极,电化学高级氧化降解TNT废液的研究,重点考察了电极电流密度、电化学降解时间对TNT降解率、溶液化学需氧量(COD)的影响。结果表明:随着电流密度从20 mA/cm2增加到150mA/cm2,TNT降解率及COD去除率均明显增加,然而,平均电流效率降低。能耗呈线性增加。反应时间对TNT的降解效果影响较大,综合考虑,在较低电流密度下电氧化降解TNT废液降解更经济合理。
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