MXene/ C电催化膜制备及对水中盐酸四环素降解性能研究

本文通过电泳沉积法,将二维MXene纳米片负载到活性炭基微孔炭基膜上,制备负载MXene的炭膜(MXene/C),然后采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对原始炭基膜和MXene/C膜进行表面微观形貌分析,通过X射线衍射仪(XRD)和X射线衍射光电子能谱仪(XPS)进行化学晶型分析和元素价态分析,使用全自动接触角测量仪以及电化学工作站对原始炭基膜和MXene/C膜表面的亲水性和电化学性能进行分析,将炭膜和MXene/C膜为阳极分别构建电催化膜反应器(ECMR)用于电催化氧化降解盐酸四环素(TCH)废水,并对其降解效果进行比较.结果表明：MXene纳米片负载到炭膜表面,成功制备出MXene/C膜,与原始炭膜相比MXene/C膜的亲水性、电化学活性均有显著提升.在温度为20℃,停留时间为8 min, TCH废水浓度为50 mg/L,pH为7.0,电流密度为0.6 mA/cm²,电解质Na₂SO₄浓度为15 g/L的反应条件下,原始炭膜和MXene/C膜对TCH的去除率分别为86.4%和97.76%,TOC去...     

酚醛树脂/活性炭基微孔炭膜制备及结构调控

以酚醛树脂和活性炭为主要原料,甲基纤维素为黏结剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用压模成型及一步炭化法制备高比表面积酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜(PRCM),通过调节原料配比及制备工艺参数等实现微孔炭膜结构的可控制备.结果表明,当酚醛树脂质量分数为45%,炭化温度1 150℃,PVB添加质量分数20%时,酚醛树脂/活性炭微孔炭膜的抗折强度、电导率、孔隙率、纯水通量和比表面积分别为8.2 MPa、400.3μS/cm、44.2%、93 L/(m~2·h)和370.2 m~2/g.此外,采用溶胶-凝胶法将纳米TiO_2负载微孔炭膜制备电催化膜电极(TiO_2/CM).在相同配比和制备工艺条件下,对比煤基、煤沥青/活性炭以及酚醛树脂/活性炭三种原料所制备电催化炭膜的电化学和电催化降解苯酚性能.结果显示,TiO_2/PRCM具有最优的电化学活性和催化降解效率.以其所构建的ECMR处理10 mmol苯酚废水时,COD和苯酚去除率分别可达86.5%和94.6%.这是因为PRCM具有较高的比表面积和石墨化程度,导致其具有较高的催化效率.酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜在含酚废水过程中展现了良好的电化学和机械性能.     

活性炭基微孔炭膜制备及电化学性能

分别以高比表面积(860 m~2/g)活性炭和煤粉为原料,辅以煤沥青、羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用压膜成形和焙烧工艺制备活性炭基炭膜(ACM)和煤基炭膜(CM),借助SEM、TG和电化学工作站等手段对炭膜结构与性能进行了表征.同时,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/ACM和TiO_2/CM复合膜电极,探索其电催化水处理性能.结果表明,改变造孔剂含量可以有效调控炭膜孔径尺寸及分布,所制备微孔炭膜孔径范围0.16～0.82μm.与TiO_2/煤基炭膜(TiO_2/CM)复合膜电极相比,TiO_2/ACM复合膜电极具有更高的比表面积(55.9 m~2/g)、更优的电化学活性和电催化效率.以TiO_2/ACM复合膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)对苯酚废水(COD为2 450 mg/L)处理,当电流密度为1 mA/cm~2、停留时间为12 min时,COD去除率高达92.4%.     

炭黑-陶瓷膜电极的制备及其处理含柴油废水的研究

利用真空抽滤-高温烧结法在Al_2O_3陶瓷基底上负载炭黑制备了炭黑-陶瓷分离膜(carbon black ceramic separation membrane,CTM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)等测试方法对制备的CTM的表面形貌、元素及价态分布等进行了表征。发现制备的CTM表面粗糙度增加,孔径减小,并附着很多不规则的颗粒,对CTM的铝和碳元素的XPS峰分析发现,在铝、碳的谱图中均出现Al—O—C特征峰,说明所制备CTM膜表面形成了金属-氧-碳化合键。以CTM膜电极为阳极,金属钛板为阴极,采用电化学催化氧化法对模拟的含油废水(柴油)进行处理。结果表明利用CTM膜电极能够有效降低废水的含油率,在电极间距10 mm,pH值为6、电流密度20 mA/cm~2、Na_2SO_4浓度为15 g/L、电解时间90 min条件下,初始浓度200 mg/L的含油废水溶液的柴油和COD去除率可分别高达91.3%和84.7%。CTM膜电极降解含油废水的过程中,溶液含油率随着反应时间的变化而变化,由此得到ln(C_0/C_t)与时间t的关系图,符合一级反应动力学规律。     

新型负载型粒子电极的制备及处理二氯喹啉酸农药废水的效能

以高阻抗多孔陶瓷材料为基体、Sb掺杂SnO2为活性组分,采用浸渍-焙烧法制备新型负载型粒子电极。借助于扫描电子显微镜、能量色散X射线能谱和X射线衍射等分析手段对粒子电极的形貌及晶相组成进行了表征,通过三维电催化氧化降解二氯喹啉酸废水实验研究粒子电极的电催化反应效能。结果表明,所制备的粒子电极表面积增加,孔道增多,负载了Sb掺杂SnO2晶体,因而提高了电催化氧化反应的效率。当槽电压为15V,电极间距为7cm,电解质投加量为0.1mol/L,反应120min后,采用所建立的三维电极体系处理二氯喹啉酸废水,COD去除率达到64.3%,相应的能耗为14.4kWh·(kg COD)-1,与二维电极体系相比,COD去除率提高了26.9%,低耗降低了99.3%。     

含铜废水的膜电解

采用膜电解技术脱除含铜废水和含铜污泥废水的中Cu2+.对于含铜废水在以氨水、NaOH、草酸为阴极液电解质时,废水中Cu2+去除率分别为90.1％、50.4％和82％;废水中Cu2+浓度分别为11.75 mg/L、55.4 mg/L和20.92 mg/L.对于含铜污泥废水在以氨水、NaOH、硫化钠为阴极液电解质时,废水中Cu2+去除率分别为20.75％、61.06％和40.28％.膜电解过程能实现废水中Cu2+的去除和回收,但废水组成对膜电解过程的效果有着重要的影响.     

Sb-SnO2聚醚砜电催化有机膜的制备及其性能研究

以碳布为支撑体,采用相转化法制得掺锑二氧化锡(Sb-SnO_2)聚醚砜电催化有机膜。采用Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜对直接红31染料进行降解,研究降解效果。采用X射线衍射对Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜进行表征。考察了导电聚合物用量、催化剂用量、电解质用量以及电压、染料初始浓度等对Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜降解直接红31染料的影响。研究表明,在导电聚合物聚苯胺用量为1.0g,催化剂Sb-SnO_2用量为2.0g,电解质氯化钠用量为8%(wt,质量分数),电压为2.6V,直接红31染料初始浓度为20mg/L条件下,Sb-SnO_2聚醚砜有机膜对直接红31染料降解效果较好,降解率达到96.74%。     

壳聚糖基粒子电极降解p-NP废水的效果研究

为了提高电解有机废水降解率,增加三维电极的种类,体现有机物作为粒子电极可接枝修饰的优势。以自制壳聚糖为粒子电极,选择钛基锡系电极和石墨分别为阳极和阴极,组成三维电化学反应器,研究三维电极反应器对模拟对硝基苯酚(p-NP)废水进行电催化氧化效果,探讨了电流密度、极板间距、粒子电极填充量等因素对废水处理效果。实验结果表明较佳电解条件为电流密度为0.2A/cm2、极间距为1cm、粒子填充量0.6g/cm3、电解时间100min时,降解率可以达到80%以上。     

改性SnO2电极的制备及电催化性能研究

为了研究3种掺Sb、掺Ru和掺Ru、Ce钛基SnO2电极的性能,以热分解法制备了改性钛基SnO2电极.利用扫描电镜和X射线衍射分析方法表征了电极的表面形貌和晶体结构,通过加速寿命实验考察电极的使用寿命,并以邻硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化性能.实验结果表明:Ru和Ce的掺杂减小了晶体颗粒的尺寸;Ti/Ru-Ce-SnO2电极的使用寿命远远高于Ti/Sb-SnO2电极;用Ti/Sb-SnO2电极电催化氧化降解ONP时,溶液中的COD去除率是最高的(80.3%),比Ti/Ru-Ce-SnO2电极的去除率(78%)略高;Ti/Sb-SnO2电极对ONP的去除速率是最快的,同时Ti/Ru-Ce-SnO2电极对ONP的去除速率与前者相比相差不大.因此,Ti/Ru-Ce-SnO2具有较高的电催化性能和高的使用寿命,综合分析认为Ti/Ru-Ce-SnO2电极具有更好的应用前景.     

电絮凝法预处理苎麻废水实验研究

采用可溶性Fe阳极材料通过电絮凝法预处理苎麻废水。实验研究废水的pH值、电流密度、电解时间、极板间距等因素对废水COD、BOD及色度去除率的影响,并确定最适宜工艺条件:pH=8.5,电流密度Id=6.25A/dm~2,电解时间T=15min,极板间距d=20mm,此时苎麻废水的COD、BOD及色度去除率可分别达到30.02%、23.27%、84.17%。