掺杂二氧化钛炭气凝胶电催化氧化难降解有机废水的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:busanbusan
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难降解有机物的污染是对水环境影响最为严重的污染物之一,不仅带来了一系列的环境问题,还严重危害了人们的生活和身体健康。目前在对有机废水的电催化氧化处理方法中,三维电极法由于其较大的有效工作电极面积、高的电流效率和很好的废水处理效果,已经成为研究的热点。但还是有很多问题有待解决,比如电极的研究和优选,对电化学反应历程、有机物降解的机理还没有一个统一的认识等,所以研究三维电极降解有机废水具有很大的研究价值和深远的意义。本文采用溶胶-凝胶法通过超临界干燥的方式合成制备了掺杂TiO2的炭气凝胶,并将炭气凝胶作为三维电极反应器中的粒子电极。用SEM、TEM、XRD等方法对材料的形态和微观结构进行了表征。结果显示,TiO2被成功的负载在炭气凝胶上,并且保持锐钛矿相均匀的分布在孔结构内部。实验选用性能良好又相对廉价的石墨板和不锈钢板分别作为阳极和阴极组成三维电极电化学反应器。分别以模拟苯酚和苯胺废水为处理对象,主要研究了电解时间、外加电压、pH、电解质种类、电解质浓度、初始浓度等参数对废水降解效果的影响。运用紫外-可见分光光度法和高效液相色谱法对降解的水质进行分析,由此推测有机物可能的降解历程。同时还通过循环试验对炭气凝胶和掺杂TiO2炭气凝胶的性能和稳定性进行了对比。研究表明,掺杂YiO2后的炭气凝胶性能优于掺杂前,经过30次的循环试验,虽然COD去除率随着循环次数的增加呈下降的趋势,但是苯酚的COD去除率依然可以保持在90%以上。电压为12V时,苯酚的COD去除率可以达到98.2%,苯胺的COD去除率可以达到96.3%,并且发现苯胺比苯酚更容易被氧化降解。通过对水样的水质分析,说明分子发生了一系列的氧化、开环反应,最后得到了羟基自由基降解苯酚、苯胺的可能反应历程。
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