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电化学氧化法降解水中含氮污染物的实验研究

作　者: 王程远
导　师: 胡翔
学　校: 北京化工大学
专　业: 环境工程
关键词: 电化学氧化 含氮废水 修饰二氧化铅电极 苯胺 氨氮
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着社会的发展,人们排入水体的含氮污染物的种类和数量不断增加。为了防止水体的富营养化,必须对含氮废水进行有效处理。本文研究了电化学氧化法降解水中的含氮污染物。分别讨论了掺杂元素对PbO2电极电催化性能的影响、苯胺和氨氮的电化学氧化反应机理、工艺条件优化以及应用于实际废水的处理效果。通过扫描电镜和X射线衍射分析了制备的石墨基PbO2电极表层的微观形貌和晶体结构。石墨为底层,α-PbO2为中间层,掺杂β-PbO2为表面活性层。掺杂后的PbO2电极性能优于未掺杂的,Fe-PbO2/C性能优于La-PbO2/C。掺杂改善了电极表面的微观结构,提高了电极的电催化能力。电化学氧化处理模拟苯胺废水,讨论了阴离子种类、氯离子浓度、电流密度、进水浓度和反应初始pH值对苯胺和COD去除率的影响。以Fe-PbO2/C为阳极,苯胺的电化学氧化基本符合一级反应动力学规律。对产物进行Uv-Vis扫描分析,降解过程中有苯醌类物质生成。胺基脱离苯环生成氨氮,有机胺向无机氨氮的转化是该反应中重要的过程。电化学氧化处理模拟高浓度氨氮废水,讨论了进水浓度、电流密度、极板间距、氯离子浓度和反应初始pH值对氨氮和总氮去除率的影响。分别以石墨和Fe-PbO2/C为阳极,总氮的电化学氧化降解均基本符合一级反应动力学规律。Fe-PbO2/C电化学氧化氨氮的去除效果明显优于石墨。氨氮电化学氧化大部分转化为N2被去除,生成的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在总氮中的比重很小。以Fe-PbO2/C为阳极,电化学氧化处理实际含氮废水,取得较满意的处理效果。电极表面未发生明显的脱落和溶出,电极性质稳定。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 常用的脱氮技术  14-17
    1.1.1 物化处理技术  14-15
    1.1.2 生物处理技术  15-16
    1.1.3 高级氧化技术  16-17
  1.2 电化学氧化法的研究进展  17-22
    1.2.1 电化学氧化的原理  18-20
    1.2.2 电化学氧化法在水处理中的应用  20-21
    1.2.3 电化学氧化法与其它技术联合使用  21-22
  1.3 二氧化铅电极的研究  22-25
    1.3.1 二氧化铅电极制备的原理  22-23
    1.3.2 不同基体的二氧化铅电极  23-24
    1.3.3 表面掺杂二氧化铅电极  24-25
    1.3.4 高压塑片法制备二氧化铅电极  25
  1.4 电化学氧化降解苯胺的研究  25-26
  1.5 电化学氧化处理高浓度氨氮废水的研究  26-27
  1.6 本研究的目的与内容  27-28
第二章 修饰电极的制备及其性能测试分析  28-40
  2.1 电极组成的选择  28
    2.1.1 基体、中间层和表面活性层的选择  28
    2.1.2 掺杂元素的选择  28
  2.2 电极的制备  28-31
    2.2.1 电极的制备工艺  28-29
    2.2.2 基体的预处理  29
    2.2.3 电极的制备  29-31
  2.3 电极结构分析和表面测试  31-34
    2.3.1 电极晶相分析-XRD  31-32
    2.3.2 电极表面形貌分析-SEM  32-34
  2.4 各种电极的循环伏安曲线分析  34-38
  2.5 电极的电催化性能比较  38
  2.6 小结  38-40
第三章 修饰二氧化铅电极电化学氧化处理模拟苯胺废水  40-54
  3.1 实验装置和方法  40-41
    3.1.1 实验装置  40
    3.1.2 实验方法  40-41
  3.2 实验仪器和分析方法  41-42
    3.2.1 实验仪器  41-42
    3.2.2 分析方法  42
  3.3 实验结果与讨论  42-49
    3.3.1 影响去除率的单因素实验  42-46
    3.3.2 化学需氧量与瞬时电流效率  46-47
    3.3.3 影响去除率的正交实验  47-49
  3.4 苯胺电化学氧化反应机理研究  49-52
    3.4.1 苯胺降解反应动力学研究  49-50
    3.4.2 Uv-Vis扫描谱图分析  50-52
    3.4.3 生成物检测分析  52
  3.5 小结  52-54
第四章 石墨电极电化学氧化处理模拟高浓度氨氮废水  54-64
  4.1 实验装置和方法  54-55
    4.1.1 实验装置  54
    4.1.2 实验方法  54-55
  4.2 实验仪器和分析方法  55
    4.2.1 实验仪器  55
    4.2.2 分析方法  55
  4.3 实验结果与讨论  55-63
    4.3.1 影响去除率的单因素实验  55-59
    4.3.2 影响去除率的正交实验  59-60
    4.3.3 总氮去除反应动力学研究  60-61
    4.3.4 修饰电极和石墨电极电化学氧化氨氮的比较  61-62
    4.3.5 生成物检测分析  62-63
  4.4 小结  63-64
第五章 电化学氧化法处理实际含氮废水的实例  64-67
  5.1 电化学氧化法处理苯胺化工废水  64
  5.2 电化学氧化法处理垃圾渗滤液  64-65
  5.3 电化学氧化法处理EDTA化工废水  65-66
  5.4 小结  66-67
第六章 结论及建议  67-68
  6.1 结论  67
  6.2 建议  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
作者攻读学位期间发表的学术论文  73

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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