稀土掺杂Ti/TiO_2电极制备及其用于油田废水处理的研究

题名:稀土掺杂Ti/TiO_2电极制备及其用于油田废水处理的研究
作者:于婷
学位授予单位:大庆石油学院
关键词:TiO_2电极;;钛基体;;稀土;;掺杂;;油田废水
摘要:

 主要研究稀土掺杂Ti/TiO_2电极的制备及其性能,并以油田废水为目标有机物,对其降解工艺进行了优化。

 本论文对影响稀土掺杂Ti/TiO_2电极性能的主要因素:热处理温度、热处理时间和稀土的掺杂量等内容进行了较详细的研究。通过所制备电极对油田废水处理效果的评价,确定了三种电极的制备工艺,分别为:Ce掺杂Ti/TiO_2电极,热处rare earth magnets理温度为450℃,热处理时间为1.5h,Ce的掺杂量质量比为100:1.5时为佳;Nd掺杂Ti/TiO_2电极,热处理温度为540℃,热处理时间为1h,Nd的掺杂量质量比为100:1.0时,电极性能最佳;混合稀土(La、Ce、Nd及微量Fe)掺杂Ti/TiO_2电极,热处理温度为500℃,热处理时间为1.5h,混合稀土的掺杂量质量比以100:1.5时为佳。

 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDX)等检测分析方法对不同稀土掺杂Ti/TiO_2电极的涂层晶体结构、电极表面形貌、电极表面涂层的元素组成进行了表征及分析。结果表明,掺杂稀土后电极的表面凹凸感变小,表面更为平滑、致密,几乎没有裂缝,均匀一致的高密度小碎片结构提高了导电性和催化性能。掺杂后TiO_2电极的晶体结构主要为锐钛矿型。稀土的掺入使得晶相所对应的衍射峰强度变弱且峰形宽化,这说明适量稀土的掺杂使涂层表面TiO_2晶粒细化了,稀土元素较好http://www.everbeenmagnet.com/地分散在TiO_2晶格内部,增加TiO_2吸引质子或电子的能力,提高TiO_2电极的导电性和电催化活性。

 本论文对油田废水的降解工艺进行了优化。得出最佳降解工艺参数为:混合稀土(La、Ce、Nd及微量Fe)掺杂Ti/TiO_2电极为阳极,Ti电极为阴极,电极浸入面积2cm2,电极间距1cm,以NaCl为电解质,浓度为0.2mol·L-1,pH=3～4,电解电压16.5V,电解时间60min。在最佳工艺条件下对油田废水CODcr的去除率平均达到87.3%。紫外光谱分析表明,降解过程中污染物直接矿化为CO2和H2O,无其它中间产物生成。
学位年度:2009