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摘要：本文主要研究三文电极填充粒子负载的金属氧化物在降解污染物过程中价态的变化，方法是把 2个小平板电极用导线连起来去模拟三文电化学反应器填充粒子， 考察电解过程中电解质浓度、槽电压、粒子间的距离以及电解时间等因素对钛基二氧化铅电极表面二氧化铅价态的改变， 通过对 XPS实验数据分析， 可得知上述因素对二氧化铅价态的改变有显著影响，所以将填充粒子阳极和阴极分开，分别设计阳极和阴极是有必要的。37376
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毕业论文关键词：三文电化学反应器、废水处理、钛基二氧化铅电极、电化学The application of three-dimensional electrochemicalreactor in wastewater treatmentAbstract: In This paper, It mainly studies the three-dimensional electrode filler metaloxide particle load changes valence in the process of degradation of pollutants . Themethod is that the 2 small flat electrode was wired together to simulate the particlefilled three-dimensional electrochemical reactor, change the investigation in theprocess of electrolysis electrolyte concentration, pressure, tank electrical distancebetween the particles and the electrolysis time on two titanium based lead dioxideelectrode surface two lead oxide valence. Through the analysis of the experimentaldata of XPS, We can know that the above factors have a significant effect to two leadoxide valence. So, It’s necessary to separate the anode and the cathode particle fillingand design of the anode and cathode respectively.
Keywords: three-dimensional electrochemical reactor; the treatment of waste-water;Two titanium based lead dioxide electrode; Electrochemistry
1、引言水是自然界一种很常见的物质，是生命体存在及发展的必要条件，如果没有水就不会有生命的存在。 然而， 随着人类社会的发展， 水资源污染问题越发严重，污水处理并回收利用势在必行[1]。当前，存在许多污水处理的方法，主要包括三大类，即：物理方法、生物方法以及化学方法，但是传统的水处理技术不仅造价太高、处理效果不尽人意，而且还容易产生二次污染，后续处理也费时费力，无法满足现在污水处理的要求。生物处理技术基本原理是利用微生物的生物及化学作用去处理水中的污染物，但有毒有害物质却很难用生物处理法去处理[2]。物理处理技术就是利用物理作用处理、分离和回收废水中的油污、漂浮物和悬浮物等，主要有膜分离法、吸附法、萃取法等，但是物理处理法只是对物相进行转移，并没有对污染物进行处理，因而比较容易产生二次污染。化学处理技术是利用化学反应降解水中的有机污染物，进而达到净化污水的目的。另外，化学处理技术包括传统的化学处理技术与高级氧化技术，传统的化学处理技术是在废水中加入臭氧、高锰酸钾、氯等化学氧化剂，使水中有机污染物得以分解，并使水中的还原性物质得以氧化。该方式的长处是分解速率快、氧化能力强、净化率高；缺点是成本比较高，而且很可能会产生新的有毒物质。高级氧化技术是一种高效洁净的深度处理技术，国内外对其均有极大关注度，其应用前景广阔，高级氧化技术主要有电化学氧化法、光催化氧化法和超临界水氧化等[3]。利用阳极的催化活性以及高电位，生成强氧化剂（比如羟基自由基等） ，进而使溶液中的有毒化合物得到降解的方法即是电化学氧化法，操作简便、处理效率高、无二次污染以及与环境兼容等是其主要优点。传统的电化学反应器是二文平板电极，其缺点较多，比如表面积比较小，电流效率较低，单位槽体处理量较小，在实际的实践操作中很难有突破性的进展。为了弥补二文平板电极的不足，二十世纪中期便产生了三文电极。在传统的二文电解槽主极板之间填充活性炭等碎屑状或是粒状的电极材料，使之成为第三极，便形成了三文电极[4]。三文电极(Three-dimensional Electrode)是一种新型的电化学反应形式，又称床电极(Bed Electrode)或者粒子电极(Particle Electrode)，和传统的二文电极比较，其不仅可以使电极与溶液的接触面积增大，使溶液的传质速率加快，还可以提升反应器的体积效率，提升电能效率、电流效率以及时空产率，进而达到优化污水处理效果的目的[5]。可以根据三文电极的工作原理及填充方式的差异， 将其分为单极性三文电极与复极性三文电极，复极性三文电极应用比较广泛。为了提高污水处理效果，将金属氧化物涂覆在填料粒子表面，以提高粒子的催化活性，但这些氧化物在水处理过程中的形态和价态变化，可能会影响粒子的催化活性[6]，相关研究未见文献报道。 本文把 2 个钛基二氧化铅小平板电极用导线连起来模拟三文电化学反应器填充粒子， 研究三文电极填充粒子负载的金属氧化物在降解污染物过程中价态的变化，考察电解过程中电解质浓度、槽电压、粒子间的距离以及电解时间等因素对钛基二氧化铅电极表面二氧化铅价态的是否改变， 以便为进一步相关研究提供依据。
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