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三维电极体系工作原理初探

作　者: 罗劼
导　师: 汤亚飞
学　校: 武汉工程大学
专　业: 环境工程
关键词: 三维电极粒子电极电流效率槽电压
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文在相关研究的基础上,用两个小平板电极+导线模拟实际粒子,构建了虚拟电解槽的模型装置,用电化学工作站测量粒子电流和粒子电极电位,并确定了较佳的试验参数。通过考察槽电压、模拟粒子间距、电解质浓度、粒子数目对外电流、虚拟槽电压、粒子电极电位和粒子电流的影响,分析这些因素在实际工作体系中起作用的原因,初步探讨三维电极体系的工作原理,得出以下结论:(1)在测定粒子电流和粒子电极电位时,应合理选择电流切换模式,调整好电流量程,设定采样频率为2Hz,滤波器电容为100pF。测量时还应保证模拟粒子平行于主极板、铅直放置,固定模拟粒子间距、与主极板的间距等,并保证试验在搅拌的条件下进行。(2)虚拟槽电压与槽电压呈显著线性相关,与模拟粒子间距和电解质浓度正相关,但与粒子数目无明显关联;电解质浓度和粒子数目对外电流有明显影响,试验结果证实增加电解质浓度确实可以增大外电流,降低工作电压;槽电压和模拟粒子间距是影响粒子电极电位的重要因素:粒子电极电位随着槽电压的升高而增大,粒子间距与电极电位的变化历程密切相关;粒子电流与槽电压、模拟粒子间距和电解质浓度都成正相关。(3)试验结果证实三维电极体系中的工作粒子相当于虚拟电解槽,可进行微电解,但其内部的工作原理与普通的电解槽并不完全相同。(4)同一三维电极系统中同种材料的粒子复极化所需的外动力基本一致,与粒子粒径无关。(5)粒子的长径比也是三维电极的影响因素之一,因此,在考察三维电极系统的最佳工作条件时,应适当考虑填充粒子的长径比。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章文献综述  10-26
  1.1 引言  10-11
  1.2 电化学废水处理技术概述  11-13
    1.2.1 电化学氧化还原法  11-12
    1.2.2 微电解法  12
    1.2.3 电絮凝气浮法  12-13
    1.2.4 电渗析法  13
  1.3 电化学反应器及其应用  13-20
    1.3.1 三维电极的类型  14-15
    1.3.2 三维电极反应器技术经济指标及影响因素  15-16
    1.3.3 三维电极在水处理中的应用  16-20
  1.4 三维电极的研究现状  20-24
    1.4.1 三维电极处理废水机理  20-22
    1.4.2 三维电极的工作原理  22-24
  1.5 研究目的及内容  24-26
    1.5.1 研究背景和目的  24-25
    1.5.2 研究内容  25-26
第2章试验设计与方法  26-34
  2.1 试验方案设计  26-30
    2.1.1 电解槽的设计  26-27
    2.1.2 模拟粒子的制作  27-28
    2.1.3 相关参数的测定  28-30
  2.2 试验材料和装置  30-31
  2.3 试验步骤  31-32
  2.4 数据处理  32-34
第3章粒子电流测定方法的优化  34-40
  3.1 试验方法  34
  3.2 稳定性试验  34-37
    3.2.1 电流量程切换方式  34-35
    3.2.2 采样频率  35
    3.2.3 数据滤波  35-36
    3.2.4 背景干扰的消除  36-37
  3.3 重现性试验  37-38
  3.4 搅拌试验  38-39
  3.5 小结  39-40
第4章三维电极影响因素研究  40-62
  4.1 槽电压的影响  40-45
    4.1.1 槽电压对虚拟槽电压的影响  40-41
    4.1.2 槽电压对粒子电极电位的影响  41-42
    4.1.3 槽电压对粒子电流的影响  42-43
    4.1.4 虚拟槽电压对粒子电流的影响  43-44
    4.1.5 小结  44-45
  4.2 模拟粒子间距的影响  45-53
    4.2.1 模拟粒子间距对虚拟槽电压的影响  46-48
    4.2.2 模拟粒子间距对粒子电极电位的影响  48-49
    4.2.3 模拟粒子间距对粒子电流的影响  49-51
    4.2.4 不同模拟粒子间距下虚拟槽电压对粒子电流的影响  51-52
    4.2.5 小结  52-53
  4.3 电解质浓度的影响  53-57
    4.3.1 电解质浓度对外电流的影响  53-54
    4.3.2 电解质浓度对虚拟槽电压的影响  54-55
    4.3.3 电解质浓度对粒子电流的影响  55-57
    4.3.4 小结  57
  4.4 粒子数目的影响  57-62
    4.4.1 粒子数目对外电流的影响  58-59
    4.4.2 粒子数目对虚拟槽电压的影响  59
    4.4.3 粒子数目对粒子电流的影响  59-60
    4.4.4 小结  60-62
第5章结论、创新点及建议  62-66
  5.1 结论  62-63
  5.2 创新点  63
  5.3 建议  63-66
参考文献  66-72
攻读硕士期间已发表的论文  72-74
致谢  74

三维电极体系工作原理初探

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