由酸性矿山废水原位制备非均相电芬顿催化剂的过程调控

发布时间：2022-07-07 10:33

　　空气阴极燃料电池（Air-cathode fuel cell,AC-FC）技术为原位利用酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）中的Fe²⁺制造具有电芬顿（Electro-Fenton,EF）催化活性的Fe₃O₄/GF（石墨毡）复合电极提供了一种简便方法。在此,研究了除AMD中Fe²⁺之外的共存金属阳离子对这种EF催化剂结构及催化活性的影响。结果表明,共存金属阳离子能够被引入到Fe₃O₄/GF复合电极中并影响材料中的Fe含量。Ni²⁺、Zn²⁺、Al³⁺和Cu²⁺降低了复合电极中的Fe含量,导致对所制备的复合电极的EF催化活性产生了不利影响。相比之下,Co²⁺和Mn²⁺几乎不影响复合电极中的Fe含量,并且它们掺杂到Fe₃O₄的结构中获得了具有增强EF催化活性的混合... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 酸性矿山废水(AMD)概述
        1.2.1 酸性矿山废水的成因
        1.2.2 酸性矿山废水的影响
        1.2.3 酸性矿山废水的治理
    1.3 非均相电芬顿技术处理有机废水
        1.3.1 电芬顿技术
        1.3.2 非均相电芬顿催化剂
        1.3.3 污染物降解机理
    1.4 改性石墨毡(GF)作为电芬顿阴极材料在污染物降解中的应用
        1.4.1 酸碱及氧化剂改性
        1.4.2 氮掺杂改性
        1.4.3 石墨烯、炭黑和聚四氟乙烯改性
        1.4.4 木质素改性
        1.4.5 过渡金属改性
    1.5 本课题研究目的及意义
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验试剂与材料
    2.2 电极材料的分析方法
        2.2.1 电极材料的组成与结构分析
        2.2.2 电极材料的电化学分析
    2.3 非均相电芬顿反应效果评价及氧化物质含量检测
        2.3.1 污染物降解效率检测
        2.3.2 总有机碳去除效率检测
        2.3.3 能量消耗
        2.3.4 过氧化氢及羟基自由基检测
    2.4 水体中金属含量检测
第三章 AMD中不同金属阳离子对原位制备非均相电芬顿催化剂的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 在不同AMD中制备Fe_3O_4/GF复合电极
        3.2.2 复合电极对污染物的电芬顿降解
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 复合电极的化学组成和催化活性的关系
        3.3.2 由Co~(2+)或Mn~(2+)作为共存金属阳离子的合成AMD所制备复合电极的结构
        3.3.3 Co或 Mn掺杂的Fe_3O_4/GF复合电极催化活性的研究
        3.3.4 由含有多种共存金属阳离子的合成AMD制备的Fe_3O_4/GF复合电极的催化活性
        3.3.5 空气阴极燃料电池技术在实际AMD处理中的表现
    3.4 本章小结
第四章 石墨毡表面改性增强Fe_3O_4/GF电芬顿催化活性
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 GF的化学改性
        4.2.2 由改性的GF制备Fe_3O_4/GF复合电极
        4.2.3 复合电极对污染物的电芬顿降解
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表面改性对GF结构和性质的影响
        4.3.2 改性GF对电生成H_2O_2 催化活性及铁负载量的影响
        4.3.3 由改性GF制备复合电极的催化活性
        4.3.4 由GF-N_2H_4 在实际AMD中原位制造电芬顿催化剂
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡金属氧化物修饰石墨毡阴极及电催化氧化性能测试[J]. 刘勇,崔乐乐,王嘉诚,景文珩.  无机化学学报. 2016(09)
[2]阳极石墨毡酸处理对微生物燃料电池型BOD传感器性能的影响[J]. 海冰寒,张盼月,王靖怡,吕晓雪,徐自明.  环境工程学报. 2016(03)



本文编号：3656264