三維電極反應(yīng)器的構(gòu)建及處理染料廢水性能研究.pdf

1、染料廢水具有濃度高、毒性大、可生化性差等特點，屬于難治理廢水。電化學技術(shù)因具有反應(yīng)速率快、效能高、操作簡單和環(huán)境友好等優(yōu)勢，可有效處理染料廢水。為了進一步提高電化學水處理技術(shù)的反應(yīng)效率、降低能耗，目前開發(fā)新型電極材料、構(gòu)建新型電化學反應(yīng)器成為電化學研究領(lǐng)域的重要方向之一。本論文旨在制備一種新型的陽極材料和粒子電極材料，并用于構(gòu)建新型的三維電極體系，以期高效低耗地處理染料廢水。
　　本文首先采用溶膠-凝膠-熱分解法制備了碳納米管(C

2、NTs)摻雜改性的Sb-SnO2/Ti電極，通過剛果紅降解實驗考察了電極的電催化氧化性能并優(yōu)化了CNTs摻雜量，借助于SEM、極化曲線和電化學阻抗譜（EIS）對其微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能進行了表征，并通過加速壽命實驗考察電極的穩(wěn)定性。然后以剩余污泥和輔料為原料，利用高溫燒結(jié)技術(shù)制備了污泥陶粒作為粒子電極載體，并優(yōu)化了制備條件。向粒子電極載體上負載Sb-SnO2制備了負載Sb-SnO2污泥陶粒粒子電極，借助于SEM和XRD考察了其表面形貌和晶

3、相結(jié)構(gòu)。最后以制備的陽極和粒子電極構(gòu)建三維電極體系，探究其處理染料廢水的效能。
　　結(jié)果表明，當CNTs最佳摻雜量為2.0g/L，在相同反應(yīng)條件下，CNTs改性后電極比改性前電極對剛果紅的去除率增加了14.7％；改性后電極的表面相對粗糙且增加了微孔結(jié)構(gòu)，從而提高了電極的比表面積；改性電極具有更高的析氧電位和更小的界面轉(zhuǎn)移阻抗；加速壽命實驗表明改性電極的穩(wěn)定性也得到了提高，使用壽命增加了27h。粒子電極載體最佳制備條件為：蒙脫石含量

4、為30%，污泥含量為70%，預熱溫度400℃，預熱時間30min，燒結(jié)溫度1100℃，燒結(jié)時間為60min。SEM、EDS和XRD研究表明Sb-SnO2已負載在粒子電極載體上。在所構(gòu)建的三維電極體系中，當槽電壓為15V，電解質(zhì)Na2SO4濃度為0.1mol/L，反應(yīng)時間為180min，處理初始濃度為150mg/L的剛果紅廢水，去除率為99.2%，COD去除率為90%，能耗為49.5kWh/t，與二維相比剛果紅去除率增加了14.3%，CO