碳納米管膜電極的制備及降解模擬染料廢水的研究.pdf

1、在環(huán)境污染日益嚴(yán)重、自然資源瀕臨枯竭的今天，研究開發(fā)出新型節(jié)能降耗的環(huán)保處理技術(shù)具有重要意義。在眾多污水處理技術(shù)中，電化學(xué)技術(shù)由于具有處理效果好、能量效率高、占地面積小、無二次污染、環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，研究者們?yōu)榇苏归_了大量的研究工作。經(jīng)過一百多年的發(fā)展，電化學(xué)法無論在技術(shù)理論上還是在實(shí)際應(yīng)用中均已比較成熟。處于電化學(xué)技術(shù)中核心地位的陽極材料在歷經(jīng)了金屬電極、碳素電極、金屬氧化物電極和金剛石膜電極的發(fā)展后，逐漸發(fā)展到了碳納米管電

2、極。由于碳納米管集優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、傳熱性能、儲氫性能以及吸附性能等于一體，其成為了節(jié)能降耗背景下的新型陽極材料。
　　 在排放量與日俱增的工業(yè)廢水中，印染廢水便占有相當(dāng)大的比例，該類廢水成分復(fù)雜、色澤很深、毒性較大、具有偶氮結(jié)構(gòu)而非常穩(wěn)定，因此難以降解。甲基橙，是典型的偶氮染料，對其進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)研究具有普遍的參考價(jià)值。過去，研究者們采用了吸附法、絮凝法、光催化法、生物法等處理甲基橙廢水，但都存在著這樣那樣的問題。

3、>　　 本論文中，對多種碳納米管材料進(jìn)行了純化、表面化學(xué)表征（包括SEM、TEM、FT-IR、XPS等）;以碳納米管制備的膜電極為陽極，組建了傳質(zhì)效率更高的新型板框式電化學(xué)過濾器，并對這些膜電極進(jìn)行了電化學(xué)性能測試（包括循環(huán)伏安、交流阻抗等）;以含甲基橙的模擬染料廢水為目標(biāo)物，進(jìn)行了電化學(xué)降解實(shí)驗(yàn)研究，依次考察了碳納米管材料（包括不同管徑、摻雜元素、官能團(tuán)的碳納米管）、進(jìn)水條件（包括進(jìn)水污染物濃度、pH、支持電解質(zhì)濃度等）以及操作條件

4、（包括反應(yīng)溫度、所加電位等）對降解效果的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有多孔的結(jié)構(gòu)，長徑比大;由其制備的膜電極內(nèi)阻小、循環(huán)伏安測試時(shí)有穩(wěn)定明顯的氧化還原峰;對碳納米管材料、進(jìn)水條件以及操作條件參數(shù)優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn):以CNT(OD:17nm)制備的膜電極為陽極，以含10mM支持電解質(zhì)硫酸鈉的100μM弱酸性甲基橙或亞甲基藍(lán)模擬染料廢水為進(jìn)水，在溫度為25℃、所加電位0.4V-1.2V的條件下，甲基橙和亞甲基藍(lán)的去除率均可達(dá)到