收藏本站
《北京化工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

废水中难降解有机物在不锈钢不溶性电极上电化学行为研究

鲍立垠  
【摘要】:对难生物降解的有机废水处理,电催化法是一种很有发展前景的高级氧化法。本课题组研发的不锈钢不溶性电极及其电催化反应器可大大降低设备成本和提高电催化效率,已在制药废水等难降解废水处理和回用中成功应用。为扩大电催化法的应用范围和进一步提高效能,有必要从理论上更深入地研究废水中的难降解有机物在不锈钢不溶性电极上的电化学行为。 以不锈钢不溶性电极为工作电极,采用动电位扫描法研究了电解质溶液中抗生素等有机物在电极上的电化学行为,发现在析氧电位以下会出现一个电流峰及相应的特征电位;特征电位值几乎与有机物浓度无关,对于所选用多种有机物,特征电位值保持稳定,仅随着扫描速度的加快和温度的下降而正移。在28℃,扫描速度2 mV/s的条件下,该特征电位从起始至终止的范围为600-1050 mV,出现电流峰值的电位为920 mV左右。有机物浓度越大,特征电位所对应的电流峰越高;当电解质溶液中不含有机物时,电流峰及相应的特征电位消失。当用多种有机物进行试验时,也发现了类似规律。根据电位值不因所选用有机物种类而改变等现象推测,该电位值可能与羟基自由基的生成有关。该特征电位对电解质溶液中的有机物定量、羟基自由基的跟踪及抑制电化学副反应有重大意义。 然而,当以不锈钢基不溶性电极为阳极处理苯酚废水时,发现在电极表面形成黄褐色薄膜。通过阳极极化,循环伏安,恒电流电解氧化等手段,对成膜行为进行了研究,表明阳极电极电位为1.45 V时反应效率最高,此时阴阳极板间电压为2.5 V。通过红外光谱分析,证明了成膜产物为聚苯酚,产物中包含有大量羟基。聚苯酚分子的长链结构不仅有对位取代形成长链,而且会发生邻位取代形成侧链。利用聚苯酚产物部分溶于四氢呋喃的特性,对聚苯酚薄膜在使用四氢呋喃进行溶解清洗前后的结构进行SEM分析对比,提出苯酚聚合生长的线性与平面模型。中性水溶液条件下,聚苯酚主要按照平面生长模型,平行于电极表面逐层生长;每层聚苯酚中,以某些活性中心为聚合引发点,形成直径为50纳米的不规则薄片单元,薄片单元之间通过低聚物与未聚合单体相互连接。 研究了聚合物膜生成后对电极过程的作用,发现聚苯酚成膜对于不锈钢在3.5%氯化钠介质中耐点蚀能力有显著提升。在相同反应条件下将部分苯酚换作苯胺,共同电聚合成膜,当溶液成分为0.09 mol/L苯酚和0.01mol/L苯胺时,电聚合成膜的抗点蚀能力最强,其点蚀电位上升至0.382 V,具有最佳耐氯离子腐蚀能力。通过红外光谱对苯酚聚合物与苯酚苯胺共聚物进行分析比较,证明苯酚苯胺共聚产物中存在聚苯胺结构,并解释耐蚀能力增强的原因。与聚苯酚相比,共聚产物中存在更多芳环的1,2,4取代现象,说明其中生成了更多侧链,使得产物成膜的结合更紧密。利用聚苯酚和聚苯胺在四氢呋喃中的部分溶解特性,使用SEM分析比较聚苯酚膜和苯酚苯胺共聚合膜表面形貌。0.09 mol/L苯酚和0.01 mol/L苯胺溶液下生成的苯酚苯胺共聚膜,由网状聚苯胺构成空间骨架,其间填充聚苯酚,形成不易开裂且结构紧密的聚合物膜,提升成膜耐氯离子腐蚀能力。 对电聚合处理苯酚废水的进一步研究发现,苯酚浓度越高电聚合速率越快,但更高浓度的苯酚导致处理效果的下降,选用0.002 mol/L作为待处理苯酚废水的浓度。槽电压在2.9-3.1 V范围内处理效果较好,为尽可能减少副反应,选取2.9 V为处理槽电压。经过电化学处理12h后,苯酚电聚合成膜产物整体脱落,意味着苯酚基本从水中被除去。苯酚浓度由0.002 mol/L变为0.087 mmol/L,去除率95.6%,化学需氧量由500 mg/L变为COD为68 mg/L,去除率86.5%。在12h的处理过程中的平均电流效率为60.36%,处理每吨0.002 mol/L苯酚废水耗能6.96 kwh,能耗和处理成本较电催化氧化法有较大下降。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蔡佳兴;电化学法苯酚废水处理与资源化利用研究[D];北京化工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱丹;苑会林;;国产聚苯醚合金改性的研究[J];工程塑料应用;2007年09期
2 熊蓉春,贾成功,魏刚;二维和三维电极法催化降解染料废水[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年05期
3 沈艺程;龚翠然;王飞;辜志俊;陈衍珍;;苯酚及其衍生物的电化学聚合及耐蚀性能[J];腐蚀与防护;2006年12期
4 何建波;周虎林;;铜表面聚苯酚耐蚀膜的电化学制备及表征[J];腐蚀与防护;2008年09期
5 黄凯兵;范群;李劲;陈振华;朱肖楠;;苯酚电聚合膜修饰炭纤维表面对环氧基复合材料性能的影响[J];复合材料学报;2007年06期
6 张静,杨庆良,王艳,尹臣,冯易君;Pd、Ru/Ti催化电极超声电催化降解废水中苯酚的研究[J];贵金属;2004年01期
7 贾保军;张东;张爱丽;周集体;;电化学多相催化工艺处理苯酚废水的研究[J];工业水处理;2008年05期
8 冯玉杰,崔玉虹,孙丽欣,刘峻峰,蔡伟民;电化学废水处理技术及高效电催化电极的研究与进展[J];哈尔滨工业大学学报;2004年04期
9 陈延禧,夏晓霞,陈艳英,韩佐青;RuO_2-SnO_2电极的XPS研究与氧化物表面的酸碱性[J];化工学报;1995年05期
10 崔宝臣,刘淑芝,罗洪君;有毒难降解有机物高级氧化电催化电极[J];环境污染治理技术与设备;2004年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈传祥;聚苯酚等导电高聚物的合成及性质[D];扬州大学;2002年
2 周虎林;金属铜防腐膜的电化学制备及性能研究[D];合肥工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫烨;代芳;孙安垣;;2007年我国热塑性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2008年04期
2 郭雪娇;苑会林;李大鹏;;玻璃纤维增强改性聚苯醚的研究[J];工程塑料应用;2008年09期
3 宋湘怡;张芝芳;吴水珠;赵建青;曾钫;陈振嘉;李国林;彭忠泉;;表面防划伤无卤阻燃PPO/HIPS合金的制备、性能及应用研究[J];工程塑料应用;2010年02期
4 洪喜军;林志丹;容建华;张秀菊;朱怀才;;磷氮复配无卤阻燃聚苯醚合金的研究[J];工程塑料应用;2011年02期
5 宋芳;姜立忠;刘成阳;;聚苯醚/聚苯乙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备及其结构与性能[J];工程塑料应用;2012年03期
6 李媚;廖安平;谢涛;蓝丽红;;预混凝-三维电极降解木薯淀粉生产综合废水[J];安徽农业科学;2011年09期
7 薛锐,赵美玲;印染废水脱色的研究进展[J];环境科学与管理;2005年03期
8 吴勇民;李甫;黄咸雨;胡和兵;;含酚废水处理新技术及其发展前景[J];环境科学与管理;2007年03期
9 娄红波;王建中;张萍;钟耀;沙净;杨建涛;;电化学法处理苯酚模拟废水的研究[J];环境科学与管理;2008年02期
10 胡俊生;郝苓汀;任雪冬;;芳香有机物电化学氧化降解的研究[J];环境科学与管理;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何小波;钟志京;刘秀华;;TNT废水的γ-辐照降解研究[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年
2 管玉琢;李亚峰;;电-Fenton法处理苯酚废水的研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
3 张学俊;梁红波;甘复兴;;高析氧过电位纳米二氧化锡阳极的研制[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
4 刁兆银;;聚苯醚共混改性的研究进展[A];第十二届中国覆铜板技术·市场研讨会论文集[C];2011年
5 崔玉虹;刘正乾;刘志刚;冯玉杰;;Ce掺杂钛基二氧化锡电极的制备及电催化性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 朱静;陈振宁;吕祖舜;;锑掺杂氧化锡纳米粉体的制备及应用发展前景[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
7 胡开亮;严佳珺;;炼油废水深度处理技术的研究进展[A];二氧化氯研究与应用--2010二氧化氯与水处理技术研讨会论文集[C];2010年
8 张建磊;任立人;欧丹;吕建伟;;电催化氧化-水解-厌氧-好氧工艺处理半合成类抗生素废水的研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2008年
9 李松礼;谢益民;蒋文强;;电化学与曝气生物滤池深度处理制浆造纸综合废水的研究[A];山东造纸学会第十一届学术年会论文集[C];2006年
10 李学敏;张振;陈大融;汪家道;;亚微米金刚石薄膜用于处理含苯酚废水实验研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张峰;光催化氧化联合工艺处理不同污染物的研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 胡廷静;高压下半导体的载流子行为[D];吉林大学;2011年
3 丹媛媛;PbO_2基纳米氧化物复合功能电极材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
4 姜平;序批式电解与可见光催化降解4-NP的研究[D];大连理工大学;2011年
5 马传军;基于掺硼金刚石膜电极的COD在线分析仪的研制与复合传感器的制备[D];大连理工大学;2011年
6 刘芳洋;金属硒化物薄膜的电沉积制备及基础理论研究[D];中南大学;2011年
7 徐中慧;矿业废渣的环境毒性及其电动去除技术研究[D];重庆大学;2010年
8 吕江维;硼掺杂金刚石薄膜电极的制备与性能评价[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 刘俊建;典型持久性有机污染物在城市污水处理过程中的迁移转化规律研究[D];西安建筑科技大学;2011年
10 张运华;钢铁工业综合废水处理与资源化技术研究[D];武汉大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李家业;镀镍废水的处理回用技术研究[D];山东农业大学;2010年
2 稂友明;混凝-Fenton氧化法处理印染废水试验研究[D];长沙理工大学;2010年
3 王晓三;凹凸棒石基碳复合材料吸附性能研究[D];合肥工业大学;2010年
4 邱晨;电化学技术在处理油田采出水中的应用研究[D];天津理工大学;2010年
5 田婵婵;三维电极技术在中水回用中的试验研究[D];河北工程大学;2010年
6 周捷;萃取与溶剂回收联合装置的开发研究[D];华东理工大学;2011年
7 张波;铅材料储能装置的制备与研究[D];华东理工大学;2011年
8 余峰;典型含硫氧元素有机污染物的电化学降解及应用[D];浙江大学;2010年
9 叶宽伟;电催化氧化法处理电镀废水中有机污染物的研究[D];浙江大学;2011年
10 陈晟颖;用于海水电解的Ti/RuO_2-Sb_2O_5-SnO_2电极的制备与应用研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王尹杰;郭建鹏;孟成铭;;磷酸酯阻燃聚苯醚研究[J];工程塑料应用;2011年12期
2 施宝昌,沈维榕,王勤娜;光催化氧化处理苯酚废水[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年06期
3 王辉,王建中,张萍;电化学氧化法处理难降解有机废水的研究进展[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2004年04期
4 刘月丽,葛红花;电化学氧化法去除苯酚研究[J];电化学;2003年04期
5 刘咏;赵仕林;李启彬;旦增;;苯酚在氯离子体系中的电化学氧化研究[J];环境科学与技术;2006年11期
6 沈艺程;龚翠然;王飞;辜志俊;陈衍珍;;苯酚及其衍生物的电化学聚合及耐蚀性能[J];腐蚀与防护;2006年12期
7 何建波;周虎林;;铜表面聚苯酚耐蚀膜的电化学制备及表征[J];腐蚀与防护;2008年09期
8 金谷,杨键,李吉峰;不同4-氨基吡唑啉酮衍生物在在线富集和测定总酚中的应用[J];分析科学学报;2005年04期
9 朱毅■,赵凤云;邻氨基苯酚的电化学聚合[J];高等学校化学学报;1993年12期
10 陈拥军,窦和瑞,杨民,高希彦,吴鸣,崔桂林,孙承林;催化湿式氧化法在苯酚废水预处理中的应用研究[J];工业水处理;2002年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 林士文;磷—硅复配无卤阻燃聚苯醚改性材料的研究与开发[D];北京化工大学;2011年
2 张明;中温两相厌氧生物系统处理苯酚废水试验研究[D];湖南大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨春梅;朱立群;陈贻炽;;水基有机硅憎水剂对A3钢憎水处理的应用[J];北京航空航天大学学报;2006年07期
2 李凌杰;雷惊雷;屈卫娟;赵川;张胜涛;潘复生;;磷酸介质中钼酸盐对镁合金的缓蚀作用[J];表面技术;2007年01期
3 曹中堃,贾金平,杨明梁,缪惠民,徐殿梁,张光彦,黄文华,郁伟民;加压生物接触氧化法处理染料废水[J];城市环境与城市生态;1993年03期
4 李来胜,祝万鹏,张彭义,陈中颖,陈乐;TiO_2薄膜光催化臭氧化邻苯二酚[J];催化学报;2003年03期
5 张大全,高立新;苯并三氮唑和8羟基喹啉对铜缓蚀作用的研究[J];材料保护;2002年04期
6 宋玉苏,邓淑珍;一种肟类缓蚀剂与铁的螯合作用研究[J];材料保护;2003年08期
7 旷亚非,陈曙,林志成;苯骈三氮唑、2-巯基苯骈噻唑协同缓蚀作用机理探讨[J];材料保护;1994年08期
8 梁镇海,许文林,孙彦平;焦化含酚废水在Ti/PbO_2电极上的氧化处理[J];稀有金属材料与工程;1996年03期
9 宋卫锋,林美强,倪亚明;电解催化降解有机污染物机理的高效液相色谱研究(Ⅰ)——原理和实验结果[J];重庆环境科学;2003年03期
10 何春,安太成,熊亚,舒东,胡慧玲,朱锡海;三维电极电化学反应器对有机废水的降解研究[J];电化学;2002年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜文超;;三维电极法粒子电极制备及对苯酚废水的处理研究[J];能源研究与管理;2010年02期
2 曹敬华,张希衡;活性炭固定床电解槽处理苯酚废水[J];中国给水排水;2002年05期
3 杨正庆;杨丽霞;候一宁;王安;;臭氧氧化法处理实验室苯酚废水[J];环境科学与管理;2006年09期
4 吴志皓;孙朝琴;穆亚芳;王彦鑫;;活性炭吸附法处理含酚废水[J];信阳农业高等专科学校学报;2007年02期
5 王韬;杜启云;;MBER法处理高浓度苯酚废水的动力学研究[J];天津工业大学学报;2008年03期
6 李亚峰;朱爱霞;姚敬博;赵艳红;韩墨菲;;UV/Fenton法处理废水中苯酚[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2008年04期
7 尹娟娟;袁凤英;宋伟冬;姚红云;;高级氧化技术处理苯酚废水的研究[J];工业安全与环保;2008年10期
8 靳晓存;;水力空化与生物法联用降解苯酚的试验研究[J];山西建筑;2009年28期
9 吕贵芬;张珠宝;吴丁财;符若文;;三维电极法降解苯酚废水中·OH的测定及其影响因素研究[J];中山大学学报(自然科学版);2009年05期
10 姜波;李芬;刘硕;;芬顿试剂处理苯酚废水的实验研究[J];黑龙江环境通报;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 程琳;李亚峰;班福忱;张佩泽;杨世平;;三维电极法处理苯酚废水的试验研究[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
2 李俊;李亚峰;张雷;郑浩;程琳;;均相UV/Fenton处理苯酚废水的实验研究[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
3 管玉琢;李亚峰;;电-Fenton法处理苯酚废水的研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
4 王新伟;王杰;张小勇;郑明东;;高浓度焦化废水的液膜分离应用研究[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(下册)[C];2010年
5 朱玲;丁国际;焦正;吴明红;陈志文;;Mn_3O_4纳米结构材料的微结构演化及其污水处理[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
6 王锐;郭家秀;尹华强;孙明超;李建军;;湿式催化氧化处理中催化剂活性组分流失与控制[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 赵淑玲 特约记者 张晓君;吉林石化持续技改减污增效[N];中国化工报;2011年
2 记者 冯立波 特约记者 张晓君;吉林石化:持续创新 布局精细化工[N];中国石油报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王黎明;高浓度苯酚焦化废水生物强化处理技术研究[D];武汉大学;2011年
2 鲍立垠;废水中难降解有机物在不锈钢不溶性电极上电化学行为研究[D];北京化工大学;2011年
3 曾泽泉;超重力强化臭氧高级氧化技术处理模拟苯酚废水的研究[D];北京化工大学;2013年
4 吴雅睿;离子液体协同TiO_2光催化剂制备方法及降解氰、苯酚的性能与机理[D];长安大学;2011年
5 关清卿;藻与苯酚的超临界水气化过程与机理[D];华南理工大学;2012年
6 贾晓强;气液固三相生物反应器流动与降酚特性动态行为研究[D];天津大学;2009年
7 安富强;新型表面分子印迹技术的建立及其在环境保护中的应用研究[D];中北大学;2010年
8 张峰;光催化氧化联合工艺处理不同污染物的研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 班福忱;三维电极-Fenton试剂法处理苯酚废水的试验研究[D];东北大学;2010年
10 段小月;碳纳米管改性PbO_2电极制备及降解水中酚类污染物的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志鹏;生物质对苯酚的吸附研究[D];西南交通大学;2012年
2 张莹;苯酚在典型矿物和沉积物上的吸附降解行为研究[D];辽宁大学;2012年
3 樊瑜;耐高浓度苯酚菌株的筛选及其降解特性研究[D];西安建筑科技大学;2012年
4 焦庆周;催化氧化—萃取法处理酚醛树脂的苯酚废水[D];合肥工业大学;2013年
5 郭雅静;微波紫外耦合辐射降解吸附态苯酚的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 俞欣妍;耐受苯酚的细菌新种—Comamonas zonglianii BF-3~T的分离及其多相分类研究[D];南京农业大学;2010年
7 曹翠翠;高锰酸钾改性颗粒活性炭处理苯酚废水的试验研究[D];大连海事大学;2010年
8 李芬;活性炭/铁氧化物复合吸附材料的制备及处理水中苯酚的研究[D];长沙理工大学;2012年
9 张雯翔;双子表面活性剂胶团强化超滤去除苯酚的研究[D];华北电力大学;2013年
10 马晓爽;新型高效吸附树脂的合成及其微生物固定化处理高浓度苯酚废水研究[D];苏州大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026