基于水處理電解-分離耦合技術(shù)的管式炭膜膜電極性能的研究.pdf

1、相對于有機(jī)膜材料，無機(jī)炭膜具有許多優(yōu)越的性能，而管式炭膜由于其獨(dú)特的構(gòu)造使其兼具膜材料和電極材料的性質(zhì)。以管式炭膜作為基體負(fù)載具有催化性能的物質(zhì)制成膜電極應(yīng)用于電化學(xué)，藉此將膜分離和電催化技術(shù)耦合，成為一種新型的集成技術(shù)降解處理有機(jī)污染物。本文以石油焦為主體原料制備管式炭膜，加入不同導(dǎo)電粒子改善其性能;制備改性的TiO2溶膠，通過浸漬提拉法在炭膜表面負(fù)載催化層;采用循環(huán)伏安(CV)研究了苯酚在電極表面的降解;設(shè)計(jì)膜反應(yīng)器通過對苯酚的降解

2、研究了炭膜電極的催化性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　 本課題制各了石墨、導(dǎo)電炭黑、二氧化鈦粒子摻雜的管式炭膜，通過對原料及摻雜后的管式炭膜性能的表征，研究得出最佳的摻雜粒子。采用溶膠凝膠法制備Ag改性的TiO2溶膠，隨后通過浸漬提拉法在炭膜表面負(fù)載催化層，研究了催化層的形貌特征。采用循環(huán)伏安法驗(yàn)證電極對苯酚的催化氧化作用，并對比研究Ag改性的TiO2膜電極對苯酚的電化學(xué)行為。采用四氨基安替比林-分光光度法研究苯酚在膜反應(yīng)器中不同電

3、極作用下的降解過程。通過反應(yīng)器在不同參數(shù)下對苯酚的降解情況研究了反應(yīng)參數(shù)對于電極電催化性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)摻雜粒子可以調(diào)節(jié)炭膜的孔徑大小，良好的摻雜粒子在炭膜制備包括成型和炭化階段不能有較大的體積變化。摻雜粒子的粒徑如果大于石油焦粒徑，制得的炭膜孔徑變大;摻雜粒子的粒徑小于石油焦粒徑，則制得的炭膜孔徑變小。摻雜粒子電阻越小，粒子越小，分散性越好，制得的摻雜電極電導(dǎo)率越大。500℃處理制得的二氧化鈦膜電極，表面二氧化鈦

4、屬于銳鈦礦型，電極表面TiO2膜表面為多孔，有龜裂紋，薄膜具有很大的比表面積。電極在具有苯酚的電解液體系中的CV曲線在反應(yīng)電壓在1.1V左右出現(xiàn)一個明顯氧化峰突起，表明電極對苯酚有明顯的催化氧化作用。循環(huán)伏安及苯酚電催化氧化測試表明在TiO2中加入適量Ag形成納米Ag-TiO2復(fù)合材料，可以顯著改善其催化能力。電極具有較高的電導(dǎo)率或者給電極提供較高的電壓可以提高對苯酚的催化降解效率。相同壓力下，孔徑更小的電極具有更小的膜通量。電極催化降