电Fenton法降解模拟偶氮染料废水的实验研究

论文摘要

偶氮染料废水由于其高色度、强毒性、难降解,在还原条件下易分解产生致癌性芳香胺,被视为现今急待治理的废水之一。而传统的废水处理方法都不同程度地存在着各种各样的问题,不能彻底地使有机染料矿化,脱色效率也不高,难以解决水的循环利用问题。电Fenton法作为一种新兴的废水处理技术,集自由基强氧化、电还原作用于一体,能高效降解有机物,已逐渐成为水处理领域的研究热点。本论文以具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标污染物,采用电Fenton法对其进行降解。实验通过分析槽电压、亚铁离子浓度、电解质浓度及电解时间等因素对甲基橙色度去除效果的影响,得出甲基橙降解的最佳实验条件。在最佳实验条件下,分析了另一种有机底物——表面活性剂存在时,其对甲基橙降解的影响；通过更换阴极材料,分析了阴极材料对甲基橙降解的影响；最后通过甲基橙溶液降解的紫外-可见光谱图和高效液相色谱图,对甲基橙的电Fenton法降解机理进行了初步探讨。实验结果表明,当甲基橙溶液的初始浓度为0.05mmol/L时,在pH值为3、通入空气量为0.1m3/h、Na2SO4和FeSO4浓度分别为14.08mmol/L、0.27mmol/L、槽压为5V的最佳实验条件下时,电解90min,甲基橙溶液的脱色率达98%以上,且甲基橙的降解过程可以采用一级动力学方程来描述。而当表面活性剂SDS和甲基橙共存时,若SDS浓度小于临界胶束浓度,两者同时发生氧化降解反应,甲基橙的脱色反应受到抑制；若SDS浓度大于临界胶束浓度,甲基橙脱色反应的抑制情况得到缓解。通过4种自制的阴极电极在电Fenton法降解甲基橙中的比较可知,当阴极为镀银钢丝电极时甲基橙降解效果最好,脱色率达到99.22%,其后依次为镀钛钢丝电极、钢丝电极和石墨电极,分别为95.98%、93.08%和90.92%,这为今后电Fenton阴极材料的选择提供了新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 偶氮染料废水处理技术现状
• 1.1.1 偶氮染料废水的特点及危害
• 1.1.2 偶氮染料废水处理技术现状
• 1.2 电Fenton处理技术概述
• 1.2.1 电Fenton法及其分类
• 1.2.2 电Fenton法的影响因素
• 1.2.3 电Fenton法处理染料废水的研究进展
• 1.3 课题研究思路、意义及研究内容
• 1.3.1 研究思路与意义
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 实验装置及分析方法
• 2.1 研究对象
• 2.2 实验试剂、仪器与反应装置
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 反应装置
• 2.3 溶液配制
• 2.4 实验分析方法
• 2.4.1 最大吸收波长的确定
• 2.4.2 甲基橙浓度的测定
• 2.4.3 脱色率的计算
• 2O₂和Fe²⁺浓度的测定'>2.4.4 H₂O₂和Fe²⁺浓度的测定
• 2.4.5 紫外-可见光谱分析
• 2.4.6 高效液相色谱分析
• 第3章 电Fenton法处理甲基橙溶液影响因素的研究
• 3.1 甲基橙溶液标准曲线的绘制
• 3.2 甲基橙降解影响因素主次的确定
• 3.3 单因素影响分析
• 3.3.1 槽压对甲基橙溶液脱色率的影响
• 3.3.2 电解质浓度对甲基橙溶液脱色率的影响
• 4浓度对甲基橙溶液脱色率的影响'>3.3.3 FeSO₄浓度对甲基橙溶液脱色率的影响
• 3.4 三种降解方法的比较
• 3.5 降解表观动力学的研究
• 3.6 本章小结
• 第4章 表面活性剂对甲基橙电Fenton降解的影响
• 4.1 表面活性剂与偶氮染料之间相互作用
• 4.2 表面活性剂对偶氮染料脱色反应的影响
• 4.3 紫外-可见光谱分析
• 4.4 降解表观动力学分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 阴极材料对偶氮染料电Fenton降解的影响
• 5.1 阴极极板的制备与成分分析
• 5.1.1 阴极极板的制备
• 5.1.2 阴极极板的成分分析
• 2O₂浓度和Fe²⁺浓度的变化'>5.2 不同阴极时溶液中H₂O₂浓度和Fe²⁺浓度的变化
• 5.3 不同阴极极板时MO的电-Fenton降解比较
• 5.4 降解表观动力学分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 电Fenton法降解甲基橙溶液的机理探讨
• 6.1 甲基橙溶液电Fenton降解的紫外-可见光谱分析
• 6.2 甲基橙溶液电Fenton降解的高效液相色谱分析
• 6.2.1 色谱分离条件的探索
• 6.2.2 高效液相色谱分析
• 6.3 甲基橙电Fenton降解机理的探讨
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文