基本信息
- 项目名称：
- SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti电极电催化降解酚类有机物的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在化工、军工、石化、纺织印染等行业的生产过程中，其排放的废水通常含有大量的酚类物质，有时含酚废水的浓度还很高（COD≥5000mg/L），由于酚类物质对自然环境及人体健康具有较大的危害性，因此必须对含酚废水加以彻底处理，达标后方能排放。 酚类物质，因为其本身苯环结构的稳定性，加之浓度很高的稠密性，难以迅速有效地加以降解处理，因而一直是国内外环境科技工作者关注和研究的热点
- 详细介绍：
- 在化工、军工、石化、纺织印染等行业的生产过程中，其排放的废水通常含有大量的酚类物质，有时含酚废水的浓度还很高（COD≥5000mg/L），由于酚类物质对自然环境及人体健康具有较大的危害性，因此必须对含酚废水加以彻底处理，达标后方能排放。 酚类物质，因为其本身苯环结构的稳定性，加之浓度很高的稠密性，难以迅速有效地加以降解处理，因而一直是国内外环境科技工作者关注和研究的热点。研究表明，用电化学方法进行处理，较之用其他方法处理，如生化法、催化氧化法、絮凝法等，显得更为有效。为达到理想的降解效果，目前人们选择复杂电极，如SnO2/Ti电极、PbO2/Ti电极、RuO2/Ti电极作为阳极，以不锈钢电极作为阴极，对高浓度含酚废水进行电解降解。几种方法相比较证明，用PbO2/Ti电极进行处理相对较好，高浓度废水中的酚类物质和COD降解率均能达到80%以上。但降解时间长，一般在24h以上，进而带来较多的耗电量，成本较高。能否研制新型电极，减少降解时间，提高降解效率，是多年来本课题组一直探究的问题。用Sb2O3作为载体，制备SnO2-Sb2O3/Ti电极，COD降解率能达到90%以上，降解时间可缩短到12h。经过多年的研究论证，这一方法已经显得比较成熟。 为进一步提高COD降解率，缩短降解时间，拟设想在催化剂SnO2中掺入稀土氧化物CeO2。掺入CeO2的目的是为了增加半导体SnO2新能带，减少其禁带宽度，同时利用CeO2易吸收能量，金属铈离子亚层f轨道易释放电子易发生能级跃迁的特性，自由电子进而与水分子作用产生大量的•OH自由基，攻击裂解苯环，并用以增强SnO2和Sb2O3催化降解效率。经资料查询，此种方法在国内外相关研究中尚处于空白状态。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 制备高性能复杂电极SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti，电解废水并使废水COD达到国家一级A排放标准。
科学性、先进性及独特之处
- 在催化剂SnO2中掺入稀土氧化物CeO2。掺入CeO2的目的是为了增加半导体SnO2新能带，减少其禁带宽度，同时利用CeO2易吸收能量，金属铈离子亚层f轨道易释放电子易发生能级跃迁的特性，自由电子进而与水分子作用产生大量的•OH自由基，攻击裂解苯环，并用以增强SnO2和Sb2O3催化降解效率。
应用价值和现实意义
- 如果此一研究能获得成功，必将极大地促进电化学方法处理废水的工业化应用进程，为有效地降解高浓度含酚废水开辟广阔的应用前景，具有非常重要的现实意义。
学术论文摘要
- 随着工业的高速发展，各种工业废水的排放成来限制我国经济可持续发展的首要因素。处理工业废水，保护环境是每一个企业必需面对的课题。高浓度、组成复杂的工业有机废水难以直接用普通的生物处理方法处理，因此，需要探索经济有效的废水处理方法。电化学氧化法是比较有效的处理该类废水的方法。需要采用SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti电极作为阳极来进行电解废水。本文主要通过涂覆法来制备SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti电极。通过电解废水对COD去除率来表征SnO2(CeO2)-Sb2O3/Ti电极制备的效果。以有机工业废水为目标，在电解电流为8.5A，电解质浓度为7%，电解时间为5小时时电极电解效果最好，COD去除率达到71.9%，使废水COD达到国家一级A排放标准。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]余琼卫、同元全.直接电解法处理染料废水的研究[J].环境污染治理技术与设备，第5卷第7期 [2]韩国成、刘峥、王永燎.Pr改性SnO2/Ti电催化电极制备、表征及性能研究[J].稀土，第29卷第2期 [3]王翠、史佩红、杨春林、耿艳楼.电化学氧化法在废水处理中的应用[J].河北工业科技，2004年第1期:第49-53页 [4]章谚、张存中、吴锋.高阳极电势窗口的SnO2-Sb2O3/Ti电极的制备[J].化学研究，2006年3月，第17卷第1期 [5]汪定国、王建飞、李炳华.电催化氧化法处理生活废水研究[J].环境工程，2007年6月，第25卷第3期 [6]杨雅雯、康爱彬、余伟发、齐金彦、王守伟.钛基氧化物涂层电极在污水处理方面的实验研究[J].环境工程学报，2009年3月，第3卷第3期：第47-474页 [7] 杨雅雯、王守伟、赵燕、万波、祝明.稀土Ce掺杂SnSb复合涂层电极的实验研究[J].环境工程学报，2008年3月，第2卷第3期：第370-373页
同类课题研究水平概述
- 用电化学方法进行处理，较之用其他方法处理，如生化法、催化氧化法、絮凝法等，显得更为有效。为达到理想的降解效果，目前人们选择复杂电极，如SnO2/Ti电极、PbO2/Ti电极、RuO2/Ti电极作为阳极，以不锈钢电极作为阴极，对高浓度含酚废水进行电解降解。几种方法相比较证明，用PbO2/Ti电极进行处理相对较好，高浓度废水中的酚类物质和COD降解率均能达到80%以上。但降解时间长，一般在24h以上，进而带来较多的耗电量，成本较高。
