本文是一篇土木工程论文，通过SEM、XRD、循环伏安、线性扫描表征方法与电化学氧化处理亚甲基蓝染料模拟废水实验，对制备的电极物理特征和电化学性能进行分析，筛选出最优电极MnO2-RuO2/CFS复合电极。
第1章绪论
1.1高氯有机废水来源及处理现状
1.1.1高氯有机废水来源
高氯有机废水来源主要包括两个方面：一方面是来自工业生产原料中的氯化物；另一方面是利用完海水后排放的氯离子[19]。
（1）国内高氯有机废水主要来自于工业原料和生产加工工艺添加的含氯化合物，如印染、制革、食品加工、化工生产和机械等行业。
（2）在沿海地区，海水属于廉价可再生资源，是紧缺淡水资源的替代品。利用海水作为冷却水的工厂如沿海电厂、冶炼厂和化工厂等；海水作为工业用水的如建材、海产品食品加工等部分企业[20-21]。综合来看，国内每年的高氯有机废水排放量是不可忽视的。
1.1.2高氯有机废水危害
由于高氯有机废水含有大量的氯离子，盐分高，导致很难直接进行生化处理降解。如果直接将高氯有机废水排入环境可能会导致：
（1）水质恶化，导致鱼类等水生生物死亡；
（2）污染水源，影响淡水水质资源[22]；
（3）引起水质中毒，容易导致摄入污水水质的人或动物慢性或急性中毒[23]。
..........................
1.2电化学氧化处理技术研究
1.2.1电化学氧化机理
电化学法主要分为直接电化学氧化和间接电化学氧化法[30]。由于处理废水实际反应过程比较复杂，直接氧化和间接氧化现象往往同时存在。
（1）直接电化学氧化
直接电化学氧化指溶液中有机污染物被吸附到电极板表面，在电极表面直接失去电子发生降解，根据污染物是分解成生物相容、易降解的小分子物质还是直接在阳极表面氧化成CO2和H2O，可分为电化学转化和电化学燃烧两种反应[31]。
（2）间接电化学氧化
间接电化学氧化指溶液中有机污染物不能在电极表面直接发生电化学反应，必须利用溶液中游离分子发生氧化反应产生强氧化性中间体降解有机污染物，以达到去除目的。这种具有强氧化性的物质，多数是电化学过程中产生的寿命较短的中间产物，如·OH、ClO-等[32-33]。
1.2.2电极材料研究进展
运用电化学氧化法的关键是选择合适的电极材料，它是决定电化学氧化处理废水效果的主要因素之一。电极材料的理化性质将直接影响废水处理效率。目前常见的电极材料主要有金属类电极、碳基类电极和金属氧化物类电极。
（1）金属类电极
金属类电极是指在电化学反应体系中，以金属为工作电极，所有反应都以金属表面为反应界面，完成电子转移。Lei等[34]利用铁金属作为阳极进行电化学氧化法去除磺胺甲恶唑污染物，研究比较在不同氧化过程（单独使用过硫酸盐、Fe2+/过硫酸盐、单独电解、电化学/过硫酸盐）下有机污染物的处理效果，结果表明在电化学/过硫酸盐体系下可以更有效地降解污染物，磺胺甲恶唑去除率可以提高48%左右。Mohammed等[35]研究发现以铝为工作电极的电化学氧化反应比石墨电极对废水中硝酸盐去除能提高25%去除率，减少30 min处理时间。佘帅奇等[36]研究铁碳微电解处理印染废水的作用机制。结果表明，通过铁碳电极微电解处理COD，去除率约50%，提供主要的工艺处理效果，可以使污染物的大分子物质得到降解，生成分子量更小的物质，能显著降低运行处理成本。
..........................
第2章MnO2-RuO2复合电极制备及电化学性能
2.1实验材料与方法
2.1.1实验试剂实验所需主要试剂如表2-1所示。
土木工程论文参考
...........................
2.2电极制备
本实验针对电极制备过程主要包括碳纤维布的预处理和表面负载活性氧化物质两个部分，其制备流程图如图2-4所示。
土木工程论文怎么写
2.2.1碳纤维布的预处理
碳纤维布的预处理主要包括超声清洗、酸洗、碱洗和烘干四个步骤，主要目的是去除碳纤维布表面的油污和杂质。
（1）超声清洗：先用纯水将碳纤维布清洗干净，然后将其分别置于在丙酮、无水乙醇、去离子水中，超声清洗35 min，取出后再洗净。
（2）酸洗：配制0.1 mol·L-1HCl溶液，将碳纤维布在酸性溶液浸泡45 min。
（3）碱洗：配制0.5 mol·L-1NaO H溶液，将碳纤维布在碱性溶液浸泡45 min。然后用去离子水反复清洗至中性。
（4）烘干：将碱洗好的碳纤维布放入鼓风干燥箱中，设置烘箱温度为100℃-120℃，在此条件下将碳纤维布烘干备用即可。
.........................
第3章MnO2-RuO2/CFS复合电极处理DMF模拟废水···························29
3.1模拟废水成分选择·······························29
3.2实验过程及试剂···································29
第4章MnO2-RuO2/CFS复合电极处理实际废水研究··························49
4.1实验材料与方法·······························49
4.1.1实验用水·································49
4.1.2实验装置及步骤·································49
结论·································60
第4章MnO2-RuO2/CFS复合电极处理实际废水研究
4.1实验材料与方法
4.1.1实验用水
实际头孢合成类制药废水取自山东某制药厂，水质相关指标：废水外观为黄色透明液体，COD为18950 mg·L-1，pH为7.23，NH3-N为72.7 mg·L-1，TN为5098 mg·L-1，Cl-为10147 mg·L-1，NO3-N为2353.58 mg·L-1，NO2-N为1580.78 mg·L-1。
4.1.2实验装置及步骤
本实验采用直流稳压电源；电化学氧化反应装置为圆柱型玻璃反应器（容积50mL）；以MnO2-RuO2/CFS复合电极作为阳极（尺寸为20 mm*20 mm*2 mm）；纯碳纤维布作为阴极（尺寸为20 mm*20 mm*2 mm），极板间距可调。通过导线连接外加的电源和电极形成电流回路进行电化学氧化反应实验。实验装置如第二章图2-1和图2-2所示。实验操作步骤主要包括：
1）用50 mL量筒量取50 mL的废水水样，倒入100 mL烧杯中。
2）加入一定量的NaC l，调节电解质浓度到设定值。
3）用0.1 mol·L-1HCl或0.1 mol·L-1NaO H溶液调节废水pH到设定值。
4）将准备好的实际废水倒入电解反应装置中。
5）调节极板间距到设定值。
6）连接电解装置，调节电流密度到设定值，开始电解实验。
7）电解反应体系进行相应时间后，取样，测定分析。
8）关闭电解装置，将剩余废水倒入废液桶，并用去离子水对电解反应器和电极进行清洗并晾干，备用。
......................
结论
本文主要针对电化学氧化法中电极材料的制备进行研究，采用电沉积法制备RuO2/CFS电极和MnO2-RuO2/CFS复合电极，通过SEM、XRD、循环伏安、线性扫描表征方法与电化学氧化处理亚甲基蓝染料模拟废水实验，对制备的电极物理特征和电化学性能进行分析，筛选出最优电极MnO2-RuO2/CFS复合电极。探究最优电极作为阳极的电化学反应体系对DMF难降解有机模拟废水的降解效果，考察反应体系中不同影响因素对降解效果的影响，利用SPSS软件对不同反应因素水平进行正交设计优化，并进行各初始浓度条件下的降解反应动力学研究，分析推测DMF降解机理与途径。在模拟废水实验条件基础上，对高氯头孢合成类制药废水展开实验研究，确定电化学氧化降解实际工业废水的工艺参数。得到的主要研究结论如下：
（1）碳纤维布基体材料具有三维网状结构，能增加活性组分在基体表面附着的结合位点，并且每根碳纤维有孔隙结构分布，能有助于活性离子的扩散。与RuO2/CFS电极相比，MnO2-RuO2/CFS复合电极表面形貌粗糙，活性物质分布密集，在2θ为时38º、42º、44º和32º、46º、69º多处存在衍射峰，这表明MnO2-RuO2/CFS复合电极表面的活性物质为RuO2与MnO2纳米晶体且数量更多。电化学性能测试发现MnO2-RuO2/CFS复合电极具备更大电容量，电化学氧化峰强度高，氧化反应电势低，表明MnO2-RuO2/CFS复合电极电化学氧化能力更优异。
（2）以纯碳纤维布为阴极，分别以纯碳纤维布电极、RuO2/CFS电极与MnO2-RuO2/CFS复合电极为阳极组成电化学反应体系电化学处理亚甲基蓝染料模拟废水。MnO2-RuO2/CFS复合电极电化学反应体系对亚甲基蓝模拟废水具有更好的降解效果，能将脱色率和COD去除率分别提高29.37%和48.23%。在NaC l浓度20g·L-1、电流密度100 mA·cm-2、间距为10 mm、初始浓度500 mg·L-1的最佳反应条件下，电解反应90 min以后COD去除率能达到97%左右，亚甲基蓝实现完全脱色。在比较单一反应因素中，改变亚甲基蓝初始浓度对脱色率影响程度更大，改变电解时间对COD去除率的影响程度更大；在综合所有反应因素中，改变实验条件对反应体系降解有机物的影响程度更大。并且对亚甲基蓝模拟废水的降解反应符合一级反应动力学规律，COD去除率一级动力学方程为：ln(COD0/CODt)=0.0652x-1.4747，拟合方程相关系数R2=0.9350，脱色率一级动力学方程为，ln(C0/Ct)=0.0679x-0.2081，相关系数R2=0.9483。
参考文献（略）