Ti/SnO2-RuO2电极对四种典型染料废水的电催化降解研究

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随着现代工业的快速发展,染料被广泛应用于各行业中,然而,染料的生产和使用过程会伴随染料废水的产生。染料废水具有色度高、化学需氧量(COD)高及生物毒性等特点,对人类及生态环境造成危害。因此,对染料废水的有效处理成为研究热点。电催化氧化法因其降解效率高、工艺流程简单和能耗低等优点而受到广泛关注。该方法处理染料废水的效率与阳极材料的性质息息相关,因此,选择适宜的阳极材料尤为重要。本论文采用热分解法制备了Ti/SnO2-RuO2电极和Ti/RuO2电极,对其进行了扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线荧光光谱表征测试,并对其相关电化学性能进行了研究。通过对比,以Ti/SnO2-RuO2电极为阳极,探讨了该电极对四种典型染料(茜素黄、结晶紫、茜素绿和亚甲基蓝)废水电催化降解的影响。主要内容如下:(1)以所制备的电极为阳极,茜素黄染料废水作为模拟废水,在硫酸钠电解质中,研究了pH、降解温度、电流密度和电解质浓度对茜素黄染料废水降解效率的影响。实验表明,在pH 7、降解温度为35°C、电流密度为8.0 mA·cm-2和电解质浓度为10.0 g·L-1的优化条件下,降解率和COD去除率分别达82.8%和54.3%。动力学分析表明,该降解过程符合准一级动力学规律。(2)研究了在氯化钠电解质中,所制备电极对结晶紫模拟废水降解效率的影响。正交实验结果表明,各因素对COD去除率的影响由大到小的顺序分别为:电流密度、电解质浓度、pH和降解温度。单因素实验表明,在电流密度2.5 mA·cm-2、电解质的浓度为2.5 g·L-1、p H 7和降解温度为25°C的优化条件下,结晶紫染料废水的降解率和COD去除率分别达到了98.9%和85.3%。(3)以茜素绿染料废水为降解对象,以所制备的电极为阳极,研究了pH、电流密度、电极间距和降解温度对其降解效率的影响。实验表明,在电流密度为3.0 mA·cm-2、降解温度为25°C、pH 5和电极间距为1.0 cm的条件下,降解40 min后,茜素绿染料废水的降解率和COD去除率分别为80.4%和51.2%。Ti/SnO2-RuO2电极电催化降解茜素黄染料废水过程符合准一级动力学规律。(4)以亚甲基蓝染料废水为模拟废水,所制备的电极为阳极,氯化钠为电解质,研究了电流密度、pH、电解质浓度和降解温度对其降解效率的影响。结果表明,在优化条件下(pH 7、电流密度为4.0 mA·cm-2、电解质浓度为3.0 g·L-1和降解温度为25°C),亚甲基蓝染料废水的降解率和COD去除率分别达到了92.6%和86.6%。动力学分析表明,该降解过程符合准一级动力学规律。本论文研究表明,Ti/SnO2-RuO2电极对四种典型染料废水具有良好的电催化降解效果,在染料废水的处理中有很好的应用前景。
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