三种电化学水处理技术的研究

作     者：杨红晓 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：夏世斌;陈水平

授予年度：2012年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：电吸附 Cr(Ⅵ) 电Fenton 甲基橙 铋电极 硝酸盐 

摘      要：电化学水处理技术是利用外加电场的作用,在特定的电化学反应器内,通过一系列设计的化学反应、电化学过程或物理过程,达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质的目的。本文利用不同材质的吸应电极,分别对电镀铬废水、模拟甲基橙染料废水和含硝酸盐废水进行处理,获得满意的结果。本论文研究内容分如下三个部分： (1)通过溶胶-凝胶技术,制备负载二氧化钛ACF电极,利用SEM分析方法表征了电极的形貌。采用电吸附技术,研究了吸附时间、溶液的初始pH值、吸附电压、六价铬初始浓度等因素对电吸附去除六价铬的影响。结果表明,改性后的ACF-TiO2电极具有良好的吸附效果,溶液pH为3.0、电压1.5V、初始六价铬浓度为25mg/L、电吸附时间为150min时,其对六价铬Cr(Ⅵ)的吸附率可达98%;热力学研究表明,六价铬的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,动力学研究表明其过程遵循准二级反应动力学。 (2)以石墨为阳极、ACF为阴极,采用电Fenton法氧化降解模拟甲基橙废水。研究了电解时间、溶液初始pH值、电解电压、Fe2+浓度、甲基橙的初始浓度等因素对电Fenton降解甲基橙的影响。结果表明,ACF阴极氧化甲基橙溶液具有很强的效果,在甲基橙溶液初始浓度为4mmol/L、电压8V、pH3.0、硫酸亚铁的浓度为0.2mmol/L时,反应60min内甲基橙溶液脱色率可达到98.12%,COD去除率为50.89%。紫外光谱分析表明甲基橙溶液在电Fenton降解作用下,分子中的—N=N—不饱和基团先断裂、接着苯环开环,再逐渐矿化分解为一些小分子、二氧化碳和水。动力学分析表明甲基橙溶液的脱色和COD降解均遵循一级反应动力学关系。 (3)铋做阴极、不锈钢为阳极,采用计时电流法催化还原降解硝酸盐废水。结果表明铋电极对硝酸盐显示良好的催化选择性能,在溶液初始pH为12、Na2S04浓度为0.1mol/L、电位-2.1V (***/AgCl)时,初始浓度为100mg/L的硝酸盐溶液降解180min后,硝酸盐氮的去除率可达65.23%,对N2的选择率达56.78%。动力学分析表明,铋电极对电催化还原硝酸盐降解过程符合一级反应动力学方程。