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文檔簡介
1、大量未經(jīng)處理的有毒有害物質(zhì)、工業(yè)廢水以及居民生活污水直接排放進(jìn)入水體,不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,而且影響居民的日常生活甚至威脅人體的健康和安全。生物法等傳統(tǒng)污水處理技術(shù)難以滿足日益嚴(yán)格的處理要求,也無法有效利用污水中所含的大量化學(xué)能,是一種巨大的能源浪費(fèi)。本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)新型的TiO2/Ti-Cu2O/Cu光催化廢水燃料電池(PFC),并針對污水中有機(jī)污染物尤其是難以生物降解的污染物的高效降解,以及降解過程中的化學(xué)能的轉(zhuǎn)化利用
2、展開了研究。
首先,論文在HF-H2O介質(zhì)和含氟離子的檸檬酸介質(zhì)中,利用電化學(xué)陽極氧化法制備了不同規(guī)格(管長、管徑)的TiO2納米管陣列薄膜電極(TNA),濕式化學(xué)法制備了Cu2O納米線薄膜電極,并采用電鏡掃描(SEM)技術(shù)觀察材料表面結(jié)構(gòu)。
其次,論文以TNA為光陽極,Cu2O納米線薄膜電極為光陰極,構(gòu)建了TiO2/Ti-Cu2O/Cu光催化廢水燃料電池,并針對陽極材料、電解質(zhì)種類和濃度、溶液pH值、底物種類和濃度
3、、光照強(qiáng)度等因素對PFC電池性能進(jìn)行了優(yōu)化研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PFC具有良好的光電響應(yīng),且經(jīng)過對比后發(fā)現(xiàn)管長越長的TNA,其于PFC體系中的短路電流(Jsc)和最大輸出功率密度(JVmax)也越大。當(dāng)pH為7,電解質(zhì)選擇0.10 mol L-1的標(biāo)準(zhǔn)磷酸鹽溶液,底物為0.05 mol L-1的葡萄糖時(shí),在100 mW cm-2光強(qiáng)下,PFC的Jsc可達(dá)0.24 mA cm-2,JVmax可達(dá)0.44×10-4 W cm-2。
4、最后,論文還選擇了三種偶氮染料為底物對PFC的光催化降解性能以及體系穩(wěn)定性展開了研究。結(jié)果顯示,PFC體系具較好穩(wěn)定性和降解能力,在100 mW cm-2下光照8 h,對甲基橙、亞甲基藍(lán)、剛果紅的脫色率分別達(dá)67%、88%和63%,在電極光照面積僅為1 cm2時(shí),對亞甲基藍(lán)溶液的TOC去除率最高可至38%。實(shí)驗(yàn)也證實(shí)偶氮染料的光降解符合一級動(dòng)力學(xué)模型,反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.2708 h-1(亞甲基藍(lán))、0.1356 h-1(甲基橙)、0
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