掺硼金刚石薄膜电极处理难降解废水的研究

作     者：邢剑飞 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾金平;王亚林

授予年度：2013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：掺硼金刚石薄膜电极 难降解有机废水 电化学 染料废水 农药制药废水 

摘      要：掺硼金刚石（BDD）薄膜电极具有电化学窗口宽，背景电流小，机械强度高，抗腐蚀性高等性质。在电化学氧化、电分析，生物传感器等方面的应用研究越来越广泛。而在污水处理领域，掺硼金刚石薄膜电极以其优秀的电化学性质引起了国内外广泛关注。本文研究了以化学气相沉积法制备的掺硼金刚石薄膜电极的电化学性质，寿命，考察了电极对于染料废水的电催化降解特性，并探索了将金刚石薄膜电极制备成模块化的污水处理设施，对于超高COD难生物降解有机废水处理的应用。 不同的基底对于掺硼金刚石薄膜电极的性能和寿命影响很大，论文以化学气相沉积法，分别在硅、钛、钽和碳化硅基底上以B/C为8×10-3沉积制备了掺硼金刚石薄膜电极，通过扫面电镜、拉曼光谱和电化学测试发现，金刚石薄膜均质量良好，并具有3.5V左右的电化学窗口。而以钽为基底的掺硼金刚石薄膜具有牢固的膜基附着力，良好的寿命，在6V电压下电解水，寿命可达100小时以上。进而利用以钽为基底的掺硼金刚石薄膜电极对于染料进行降解脱色处理，考察了电解时间、槽电压、电解质浓度以及pH等参数对于降解脱色效果的影响。结果表明，对于染料废水，在酸性条件下，在6V的槽电压，2.5g/L的NaSO4为支持电解质时，色度去除率达99%。且金刚石薄膜电极具有比Ti基RuO2-IrO2电极更为优越的降解脱色能力。 农药制药废水具有高盐度、高COD及难生物降解的特点，是用普通方法难以有效处理的一类废水，论文在实验室和江苏某农药厂，分别以金刚石薄膜电极为阳极，铜和钛为阴极对该农药厂制药废水进行了降解处理，结果表明，所处理的废水COD去除率均在90%以上，氨氮去除率也在90%以上，色度去除率接近100%。而本文制备的模块化金刚石薄膜电极废水处理装置对实际废水具有较好的处理效果，对制药厂五种农药制药废水的COD去除率均在80%以上。