光-电耦合催化氧化处理含高氯离子难降解有机废水研究

摘要

作为新兴的污染治理技术，近年来光催化与电催化氧化技术因其降解有机物彻底、反应条件温和、反应速度快、设备投资低、无二次污染等优点，在环境保护中的应用日益受到人们的重视。本文主要的内容是将光催化氧化与电催化氧化同步耦合进行处理含高氯离子难降解有机废水反应的研究。
　　首先利用实验室常用的方法—溶胶-凝胶法来制备具有催化活性的TiO2光催化剂，并进行XRD表征和对目标污染物苯胺进行降解实验，以测试其光催化性能；发现实验制备的TiO2光催化剂具有较好的光催化活性。
　　另外通过单因素实验，考察了实验水样的初始pH值、初始有机物质量浓度、反应时间、催化剂用量、电极负载电压以及外加氧化剂对光-电耦合催化氧化降解有机物的影响，实验结果发现：实验水样的初始pH为碱性时，其有机物降解率较初始pH为酸性时要高很多；在初始有机物苯胺浓度为2000mg/L时，苯胺的降解率最高；在光照反应时间为2.5h时，水样的有机物降解率已经达到80％左右，继续增加体系的反应时间，有机物降解率提高有限；光催化剂的投加量由0.5g/L增加到2.0g/L时，有机物的降解率不断提高，但是光催化剂的投加量达到3g/L时，有机物的降解率开始降低；催化电极两端负载电压由4V逐渐增加到20V，体系对有机物的降解率随之升高，当负载电压继续增加，其体系对有机物的降解率趋于稳定；外加氧化剂H2O2对光-电耦合催化氧化降解有机物具有明显的促进作用，但投加过多时，其体系降解有机物的效率开始出现降低。
　　接着通过实验探究光-电耦合催化氧化体系协同作用效果和分析其协同反应机制。并考察氯离子对光-电耦合催化氧化体系协同作用处理效果的影响和反应前后氯离子含量的变化，实验发现在一定范围内，氯离子的存在对光-电耦合催化氧化体系具有促进作用，且随着氯离子浓度的升高，体系对有机物的降解率不断提高，但是当氯离子的浓度升高到9000mg/L以上，体系对有机物的降解率出现降低。随着实验反应的进行，氯离子的含量不断降低；初始氯离子为5000mg/L时，在反应2.5h后，氯离子浓度降低到2600mg/L左右，证实光-电耦合催化氧化在降解有机物的同时，还具有同步脱盐的效果。通过羟基自由基抑制剂实验发现光-电耦合协同作用产生的羟基自由基比单一的光催化体系产生的要更多，催化氧化效果更好。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2含高氯离子难降解有机废水的处理技术

1.3光催化氧化技术

1.4电催化氧化技术

1.5研究意义与内容

第二章 实验部分

2.1实验材料

2.2分析方法

2.3 TiO2光催化剂制备

2.4 TiO2光催化剂表征与性能测试

2.5催化电极选择

2.6实验反应装置

第三章 影响光-电耦合催化氧化体系处理效果的因素研究

3.1引言

3.2实验结果与讨论

3.3本章小结

第四章 光-电耦合催化氧化体系协同作用机制研究

4.1引言

4.2光-电耦合体系协同处理实验及机制分析

4.3氯离子影响光-电耦合体系协同作用机制实验研究

4.4羟基自由基抑制剂实验

4.5本章小结

第五章 结论与建议

5.1主要结论

5.2建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢