论文部分内容阅读
含酚废水是一种常见的高毒性、难降解的工业有机废水,本文以Ti02/Ti复合电极膜为阳极,不锈钢网为阴极构建电催化膜反应器用于处理含酚废水。采用粉末冶金法制备了平板钛基膜,并以此为基体,采用溶胶-凝胶法和水热合成法制备TiO2/Ti复合电极膜。借助电子密度天平、孔径测试仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪及电化学工作站等表征研究电极膜结构和性能。初步探索了 800 nm钛粉、3μm钛粉及800 nm +3μm 混合钛粉对平板钛基膜结构与性能的影响。实验结果表明800 nm和3μ 钛粉质量比为2:1混合钛粉为原料时制备的平板钛基膜的孔隙率较大为36.30%,孔径分布介于两种单一粉体制备的钛基膜之间。探索了制备工艺因素对混合钛粉为原料制备平板钛基膜孔结构影响,并采用响应面实验对其制备工艺参数进行优化。结果表明,制备平板钛基膜的气孔率在35%(预定要求)以上时要求T≤906.67℃,P≤102.67 MPa,t≤2.13 h。制备工艺参数对气孔率及平均孔径大小的显著性顺序均为:烧结温度(A-T)>成型压力(B-P)>保温时间(C-t)。分别以800 nm钛粉、3 μ钛粉和混合钛粉(800 nm钛粉与3 μm钛粉质量比为2:1)制备3种平板钛基膜,采用溶胶凝胶法制备TiO2/Ti复合电极膜。混合料钛基膜制备的TiO2/Ti复合电极膜的膜阻力及界面阻抗最小。以混合料制备的TiO2/Ti复合电极膜为阳极构建的电催化膜反应器处理含酚废水,在操作条件:室温,电流密度为0.32mA·cm-2,停留时间为9.6min,电解质Na2SO4浓度为15 g/L,电催化降解450 mg/L苯酚废水的过程中其电能量损耗最小,为0.604 kW·h/kgCOD,相比其他两种复合电极膜分别降低了 37.47%、23.73%,而3种复合电极膜对苯酚的COD去除率表明钛基膜对电催化效率影响较小。以混合料制备平板钛基膜,采用水热法制备不同形貌的TiO2/Ti复合电极膜。相较于纳米颗粒TiO2/Ti复合电极膜,纳米线TiO2/Ti复合电极膜有更大的比表面积、更小的界面电荷传递阻抗和更大扩散传质系数。在电催化降解苯酚废水的过程中,相同条件操作下纳米颗粒TiO2/Ti复合电极膜为阳极构建的电催化膜反应器的苯酚去除率和COD去除率分别为82.72%和78.0%,而纳米线TiO2/Ti复合电极膜的苯酚去除率和COD去除率分别提高了 10.21%和9.44%,达到92.13%和86.15%,能耗降低了 12.5%。