碳@陶瓷壳核型三维粒子电极的制备及TPAOH的降解研究.pdf

摘要

有机胺废水中的有机污染物属于高氮、低碳、有毒有害的胺类，

会严重影响废水的处理效果和稳定性，其具体特点是：面积广、流量

大、污染物成分复杂、B/C比低和毒性强等。目前，我国高浓度有机

胺废的水处理成功的例子很少，且方法不能广泛应用于其他种类的有

机胺废水。

本文立足于三维电催化氧化技术，制备了碳@陶瓷三维粒子电

极，探究了对含四丙基氢氧化铵（TPAOH）的模拟废水降解的条件，

并制造了一台中型实验装置，将其应用于含TPAOH的工业废水处理。

主要研究内容如下：

基于活性炭丰富的孔结构，和一定的电催化活性，以廉价的煤质

活性炭为基体，基于陶瓷材料的热稳定性、化学稳定性和绝缘性，以

来源广泛的高岭土为包裹材料，以常见的过渡金属Zn、Cu、Ni和

Ce的氧化物做为活性组分，通过固相焙烧的方法制备了碳@陶瓷三

维粒子电极，该粒子电极制备过程简单、价格低廉、易于大规模生产。

通过电催化氧化实验考察了其最佳制备条件，并对粒子的电极的活性

进行了检测，运用SEM、XRD、N吸附—脱附仪和付立叶红外光谱

2

分析仪对粒子电极进行了表征。

以碳@陶瓷三维粒子电极为核心构建了三维电催化氧化体系，对

含TPAOH的模拟废水进行降解。进行了正交实验，并系统考察了工

艺参数对降解效率的影响，并对降解过程的动力学进行了耦合，发现

该污染物底物的降解过程符合一级动力学。

设计并制造了一台中型实验装置并将其应用于含TPAOH的工业

废水处理。通过实验室小型实验得到使用精馏—电催化氧化—臭氧联

用的工艺方法来对废水进行降解。中试实验发现，在电压为15V、

板间距为6cm、电导率为9.5ms/cm、pH为7时的处理效果最好，验

证了三维电催化氧化的实际应用可行性。

关键词：三维电催化氧化，有机胺废水，粒子电极，工业废水处理，

CODcr

I

Abstract

Organicpollutantsinorganicaminewastewaterarehigh-nitrogen,

low-carbon,toxicandharmfulamines,whichwillseriouslyaffectthe

treatmenteffectandstabilityofwastewater.Thespecificcharacteristics

are:widearea,largeflow,complexpollutants,B/Cratioislowand

toxicityisstrong.Atpresent,therearefewsuccessfulexamplesofwater

treatmentforhigh-concentrationorganicaminewasteinChina,andthe

methodcannotbewidelyappliedtootherkindsoforganicamine

wastewater.

Basedonthree-dimensionalelectrocatalyticoxidationtechnology,a

carbon@ceramicthree-dimensionalparticleelectrodewasprepared,and

thedegradationconditionsofsimulatedwastewaterofTPAOHwere

investigated.Amedium-sizedexperimentaldevicewasalsoappliedtothe

applicationofindustrialwastewaterTPAOH.Themainresearchcontents

areasfollows:

(1)Basedontherichporestructureofactivatedcarbonandcertain

electrocatalyticactivity,basedoncheap