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基本信息

項(xiàng)目名稱：
SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極電催化降解酚類有機(jī)物的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
在化工、軍工、石化、紡織印染等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，其排放的廢水通常含有大量的酚類物質(zhì)，有時(shí)含酚廢水的濃度還很高（COD≥5000mg/L），由于酚類物質(zhì)對(duì)自然環(huán)境及人體健康具有較大的危害性，因此必須對(duì)含酚廢水加以徹底處理，達(dá)標(biāo)后方能排放。 酚類物質(zhì)，因?yàn)槠浔旧肀江h(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，加之濃度很高的稠密性，難以迅速有效地加以降解處理，因而一直是國(guó)內(nèi)外環(huán)境科技工作者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)
詳細(xì)介紹：
在化工、軍工、石化、紡織印染等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，其排放的廢水通常含有大量的酚類物質(zhì)，有時(shí)含酚廢水的濃度還很高（COD≥5000mg/L），由于酚類物質(zhì)對(duì)自然環(huán)境及人體健康具有較大的危害性，因此必須對(duì)含酚廢水加以徹底處理，達(dá)標(biāo)后方能排放。 酚類物質(zhì)，因?yàn)槠浔旧肀江h(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，加之濃度很高的稠密性，難以迅速有效地加以降解處理，因而一直是國(guó)內(nèi)外環(huán)境科技工作者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。研究表明，用電化學(xué)方法進(jìn)行處理，較之用其他方法處理，如生化法、催化氧化法、絮凝法等，顯得更為有效。為達(dá)到理想的降解效果，目前人們選擇復(fù)雜電極，如SnO2/Ti電極、PbO2/Ti電極、RuO2/Ti電極作為陽(yáng)極，以不銹鋼電極作為陰極，對(duì)高濃度含酚廢水進(jìn)行電解降解。幾種方法相比較證明，用PbO2/Ti電極進(jìn)行處理相對(duì)較好，高濃度廢水中的酚類物質(zhì)和COD降解率均能達(dá)到80%以上。但降解時(shí)間長(zhǎng)，一般在24h以上，進(jìn)而帶來較多的耗電量，成本較高。能否研制新型電極，減少降解時(shí)間，提高降解效率，是多年來本課題組一直探究的問題。用Sb2O3作為載體，制備SnO2-Sb2O3/Ti電極，COD降解率能達(dá)到90%以上，降解時(shí)間可縮短到12h。經(jīng)過多年的研究論證，這一方法已經(jīng)顯得比較成熟。 為進(jìn)一步提高COD降解率，縮短降解時(shí)間，擬設(shè)想在催化劑SnO2中摻入稀土氧化物CeO2。摻入CeO2的目的是為了增加半導(dǎo)體SnO2新能帶，減少其禁帶寬度，同時(shí)利用CeO2易吸收能量，金屬鈰離子亞層f軌道易釋放電子易發(fā)生能級(jí)躍遷的特性，自由電子進(jìn)而與水分子作用產(chǎn)生大量的?OH自由基，攻擊裂解苯環(huán)，并用以增強(qiáng)SnO2和Sb2O3催化降解效率。經(jīng)資料查詢，此種方法在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中尚處于空白狀態(tài)。

作品圖片

  • SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極電催化降解酚類有機(jī)物的研究
  • SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極電催化降解酚類有機(jī)物的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

制備高性能復(fù)雜電極SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti，電解廢水并使廢水COD達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

在催化劑SnO2中摻入稀土氧化物CeO2。摻入CeO2的目的是為了增加半導(dǎo)體SnO2新能帶，減少其禁帶寬度，同時(shí)利用CeO2易吸收能量，金屬鈰離子亞層f軌道易釋放電子易發(fā)生能級(jí)躍遷的特性，自由電子進(jìn)而與水分子作用產(chǎn)生大量的?OH自由基，攻擊裂解苯環(huán)，并用以增強(qiáng)SnO2和Sb2O3催化降解效率。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

如果此一研究能獲得成功，必將極大地促進(jìn)電化學(xué)方法處理廢水的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，為有效地降解高濃度含酚廢水開辟?gòu)V闊的應(yīng)用前景，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，各種工業(yè)廢水的排放成來限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的首要因素。處理工業(yè)廢水，保護(hù)環(huán)境是每一個(gè)企業(yè)必需面對(duì)的課題。高濃度、組成復(fù)雜的工業(yè)有機(jī)廢水難以直接用普通的生物處理方法處理，因此，需要探索經(jīng)濟(jì)有效的廢水處理方法。電化學(xué)氧化法是比較有效的處理該類廢水的方法。需要采用SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極作為陽(yáng)極來進(jìn)行電解廢水。本文主要通過涂覆法來制備SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極。通過電解廢水對(duì)COD去除率來表征SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti電極制備的效果。以有機(jī)工業(yè)廢水為目標(biāo)，在電解電流為8.5A，電解質(zhì)濃度為7%，電解時(shí)間為5小時(shí)時(shí)電極電解效果最好，COD去除率達(dá)到71.9%，使廢水COD達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1]余瓊衛(wèi)、同元全.直接電解法處理染料廢水的研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，第5卷第7期 [2]韓國(guó)成、劉崢、王永燎.Pr改性SnO2/Ti電催化電極制備、表征及性能研究[J].稀土，第29卷第2期 [3]王翠、史佩紅、楊春林、耿艷樓.電化學(xué)氧化法在廢水處理中的應(yīng)用[J].河北工業(yè)科技，2004年第1期:第49-53頁(yè) [4]章諺、張存中、吳鋒.高陽(yáng)極電勢(shì)窗口的SnO2-Sb2O3/Ti電極的制備[J].化學(xué)研究，2006年3月，第17卷第1期 [5]汪定國(guó)、王建飛、李炳華.電催化氧化法處理生活廢水研究[J].環(huán)境工程，2007年6月，第25卷第3期 [6]楊雅雯、康愛彬、余偉發(fā)、齊金彥、王守偉.鈦基氧化物涂層電極在污水處理方面的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009年3月，第3卷第3期：第47-474頁(yè) [7] 楊雅雯、王守偉、趙燕、萬波、祝明.稀土Ce摻雜SnSb復(fù)合涂層電極的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008年3月，第2卷第3期：第370-373頁(yè)

同類課題研究水平概述

用電化學(xué)方法進(jìn)行處理，較之用其他方法處理，如生化法、催化氧化法、絮凝法等，顯得更為有效。為達(dá)到理想的降解效果，目前人們選擇復(fù)雜電極，如SnO2/Ti電極、PbO2/Ti電極、RuO2/Ti電極作為陽(yáng)極，以不銹鋼電極作為陰極，對(duì)高濃度含酚廢水進(jìn)行電解降解。幾種方法相比較證明，用PbO2/Ti電極進(jìn)行處理相對(duì)較好，高濃度廢水中的酚類物質(zhì)和COD降解率均能達(dá)到80%以上。但降解時(shí)間長(zhǎng)，一般在24h以上，進(jìn)而帶來較多的耗電量，成本較高。
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