污廢水非法超排監(jiān)管物證技術及COD在線監(jiān)測電極的研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩193頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、水污染及水安全問題正在成為中華民族的環(huán)境難題。我國是水資源比較貧乏,同時又是水污染比較嚴重的國家。研制功能完備、經(jīng)濟普適的水質污染在線無縫監(jiān)測監(jiān)控儀器設備,是為水環(huán)境監(jiān)管提供強力技術支撐,加強對地表水環(huán)境污染的監(jiān)控監(jiān)管,徹底根治非法超排,促進我國地表水質根本好轉的迫切需要。針對我國污廢水非法超排偷排嚴重現(xiàn)象,導致我國水體嚴重污染,亟待加強水環(huán)境監(jiān)管,徹查根治非法超排偷排行為的環(huán)保要求開展研究工作,是本論文研究的基本內容及重點主旨。本論文

2、所研制的儀器設備擬解決的重要科學和技術問題包括:(1)解決傳統(tǒng)水質檢測儀器設備監(jiān)測參數(shù)太少甚至參數(shù)單一的問題。(2)解決傳統(tǒng)水質監(jiān)測儀器設備無法實現(xiàn)傳感器接口可插接置換的問題。(3)解決傳統(tǒng)儀器功能單一化問題,實現(xiàn)儀器功能多元化,可實現(xiàn)在線監(jiān)測、無線告警、自動采樣。(4)解決傳統(tǒng)儀器告警采樣誤漏率高的問題,采用“多因素-雙水平”決策告警系統(tǒng)進行研發(fā)設計。(5)解決傳統(tǒng)水質監(jiān)測儀器設備檢測化學需氧量(COD)耗時長、非實時在線、產(chǎn)生二次污

3、染、儀器體積龐大以及價格昂貴等問題。這些工作,為地表水環(huán)境污染的有效在線監(jiān)控與無縫監(jiān)管,對于切實遏制非法超排偷排現(xiàn)象、及時發(fā)現(xiàn)處置意外水污染事故,保護我國寶貴的有限水資源免遭污染具有重大現(xiàn)實意義。
  主要的研究結果如下:
  (1)污廢水非法超排告警取證——在線監(jiān)采告警設備的研制:研制能對各種典型的非法超排偷排形式進行在線監(jiān)測監(jiān)管、自動采樣取證與遠程無線報警的低誤漏率的智能型監(jiān)測報警采樣系統(tǒng)和裝置,安裝在監(jiān)采點用于非法超排

4、偷排污廢水的在線監(jiān)測與采樣取證。為了適應不同監(jiān)測監(jiān)采現(xiàn)場的要求,設計研制“原位浮漂式”和“泵流岸置式”兩款低誤漏率、經(jīng)濟適用的智能型監(jiān)采裝置。通過分別對自動采樣裝置的“在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)”、“非法超排決策系統(tǒng)”、“遠程無線報警系統(tǒng)”、“樣本采集系統(tǒng)”和“輔助外設”等模塊進行了設計、研制和調試,研制出了“岸置式”和“漂浮式”兩款低誤漏率的智能型自動報警采樣裝置。該裝置能夠自動對非法超標排放污廢水進行即時與程序延時采樣并同步無線報警,為環(huán)境管

5、理工作的污染源追責提供重要有價物證。同時還實現(xiàn)了通過遠程遙控改寫設備決策指令的人機雙向對話,使漂浮式自動監(jiān)采裝置的使用很便捷。
  (2)在線監(jiān)采告警設備的性能檢測:選定北京市通州區(qū)北運河、通州區(qū)漷縣中心區(qū)污水處理廠及其附近4家涉污企業(yè)作為開展自動監(jiān)采告警設備的性能檢測研究的長期實地試驗點。另外:將“岸置式”與“漂浮式”自動監(jiān)采告警設備的短期實地試驗點選址在淄博市世紀路玉龍河排污渠,淄博市四寶山鎮(zhèn)花山河。試驗結果表明:該裝置成功實

6、現(xiàn)了對超標超限排放的污廢水進行在線監(jiān)測(同時監(jiān)測溫度,電導,濁度,溶解氧,pH,氨氮,鉛離子,氟離子及COD等指標)、遠程報警(并同步發(fā)送無線報警使監(jiān)測站及環(huán)境監(jiān)管人員及時接收)與自動采樣(自動對非法超標排放污廢水進行即時與程序延時采樣),平均漏查率<10%。
  (3)高性能石墨氈基底二氧化鉛電極(CF/β-PbO2(CP))的制備及其“恒電位-監(jiān)測電流”法檢測COD的性能評價:傳統(tǒng)的COD檢測方法為重鉻酸鉀回流法,但是該方法具

7、有檢測時間長、試劑有毒有害、操作復雜以及不能實時在線監(jiān)測等缺點,因此難以推廣應用于水體的實時在線監(jiān)測;而電化學法檢測COD,具有操作簡單、檢測高效快速、無二次污染(檢測過程不需要添加有毒物質),而且可以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測等優(yōu)點。通過調研可知,傳統(tǒng)的用于COD檢測的二氧化鉛電極由于比表面積小,導致COD檢測的靈敏度低、線性范圍窄、不同種類的相同COD濃度的有機物的響應電流差別大,不利于COD的檢測。本論文通過設計一種三維網(wǎng)狀結構的石墨氈(C

8、F)基底二氧化鉛電極,利用恒電位(CP)電鍍法,在三維交織網(wǎng)狀結構的石墨氈基底上成功電沉積了微米尺寸的二氧化鉛晶體,得到CF/β-PbO2(CP)電極。利用CF/β-PbO2(CP)電極進行COD檢測,結果表明,在1.45V(vs.SCE)恒電位下,CF/β-PbO2(CP)電極的COD檢測靈敏度為2.05×10-3mAcm-2/mgL-1,檢測線性范圍為50-5000mg L-1,R=0.993,COD檢測限為3.9mg L-1(S/

9、N=3),性能優(yōu)于目前已發(fā)表的二氧化鉛COD檢測電極。同時,利用該三維電極與二維平面的鈦基二氧化鉛電極(Ti/Sb2O3-SnO2/β-PbO2)、石墨片基二氧化鉛電極(GS/β-PbO2)及摻硼金剛石(BDD)電極進行COD檢測性能的對比及COD檢測機理的研究,結果表明,CF/β-PbO2(CP)電極的COD檢測性能遠優(yōu)于Ti/Sb2O3-SnO2/β-PbO2、GS/β-PbO2及BDD電極。
  (4)高性能石墨氈基底二氧化

10、鈰摻雜二氧化鉛電極(CF/CeO2-β-PbO2(CV))的制備及其“恒電位-電流法”檢測COD的性能評價:通過對CF/β-PbO2(CP)電極的研究發(fā)現(xiàn),恒電位法電鍍的CF/β-PbO2(CP)電極的微米晶粒由于尺寸較大(3-8μm),在長期的COD檢測使用過程中,晶體的結構出現(xiàn)缺陷,晶體顆粒之間也容易出現(xiàn)裂縫。為了改變這種單一晶體之間的結構缺陷,本論文提出在電鍍液中混合納米尺寸的二氧化鈰顆粒,采用共沉積的方法,使電鍍過程中,CeO2

11、與PbO2共同沉積而形成活性層;同時,利用循環(huán)伏安(CV)電鍍的方法,在高電位下,有利于晶體成核,在低電位下,有利于晶體的生長,通過不斷改變電位的大小,而實現(xiàn)PbO2從微米尺寸到納米尺寸的轉化。通過電化學測試,結果表明,CeO2的摻雜,能改善電極晶體間的結合性能,延長電極壽命,提高電極表面電生羥基自由基的速率;此外,循環(huán)伏安法電沉積,使CF/CeO2-β-PbO2(CV)電極的晶粒尺寸變?yōu)?0-50nmn,從而極大的提高了電極的檢測靈敏

12、度、線性范圍及檢測限。利用CF/CeO2-β-PbO2(CV)電極進行COD檢測,結果表明,在1.45V(vs.SCE)恒電位下,CF/CeO2-β-PbO2(CV)電極的COD檢測靈敏度為3.01×10-3mAcm-2/mgL-1,檢測線性范圍為30-8500mgL-1,R=0.9985,COD檢測限為3.6mgL-1(S/N=3),明顯優(yōu)于CF/β-PbO2(CV)和CF/β-PbO2(CP)電極。利用制備的CF/CeO2-β-Pb

13、O2(CV)電極作為工作電極,進行COD在線監(jiān)采告警儀的設備研制。該COD在線監(jiān)測儀由三電極檢測系統(tǒng),恒電位系統(tǒng),信號轉換系統(tǒng),液體輸送系統(tǒng),告警系統(tǒng)及采樣系統(tǒng)構成。儀器自動化程度高,而且采用“雙恒電位儀-雙工作電極”交替工作的原理,充分利用CF/CeO2-β-PbO2(CV)電極的“檢測-再生-檢測”的工作原理特性,進行儀器的設計與調試,從而縮短樣品與樣品之間的檢測時間,極大的提高了儀器的工作效率。利用該COD在線監(jiān)測儀進行模擬水樣及

14、實際水樣的測試,結果表明:該方法的COD測試值與國標法測試值具有良好的一致性,可以用于實際水體COD檢測。該COD在線監(jiān)測儀的研制,有望成為地表水實時在線監(jiān)測的有力武器。
  (5)高性能泡沫鎳基底二氧化鈰摻雜二氧化鉛電極(Ni/α-PbO2-CeO2-β-PbO2(CV))的制備及其“恒電位-電量法”檢測COD的性能評價:恒電位法檢測COD有兩種情況,即“恒電位-監(jiān)測電流”法及“恒電位-監(jiān)測電量”法。本論文提出利用泡沫鎳柔韌性好

15、可彎曲成型的特點,先把泡沫鎳環(huán)繞彎曲為多環(huán)同心圓結構,然后利用循環(huán)伏安法進行電鍍,在堿性溶液中,先在三維結構的泡沫鎳基底上電沉積一層α-PbO2,得到Ni/α-PbO2(CV)電極,然后,在酸性條件下,在Ni/α-PbO2(CV)電極表面再電鍍一層CeO2-β-PbO2活性層,得到了具有高比表面及高電催化活性的Ni/α-PbO2-CeO2-β-PbO2(CV)電極。采用“恒電位-監(jiān)測電量”法,利用Ni/α-PbO2-CeO2-β-PbO

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論