关键词：
煤基聚苯胺
Cr6
苯酚
电化学反应器
泡沫镍
摘要：
本文采用高能球磨褐煤煤粉制备合成的新型煤基聚苯胺分别对重金属溶液和有机溶液模拟废水进行吸附试验,同时以原煤粉为吸附剂作对照实验,并利用红外光谱、扫描电镜等方法对吸附剂进行表征。探讨了煤基聚苯胺吸附剂的性能和机理。在总结吸附实验的基础上,分别用空白泡沫镍和自制的煤基聚苯胺/泡沫镍材料作为电极,活性碳作为粒子电极,提出了利用三维电极电解法处理两种废水的思路。得出以下结论:(1)重金属和有机模拟废水的吸附实验表明,褐煤和煤基聚苯胺吸附单一离子的最佳试验条件具一致性。煤基聚苯胺吸附六价铬时的最佳投加量为0.5g/L,吸附苯酚时的最佳投加量为1g/L;25℃时为最佳吸附温度;在弱酸性条件下对六价铬和苯酚的吸附效果较好,去除率分别达到89%和90.64%。该煤基聚苯胺吸附剂对六价铬和苯酚的吸附行为均符合Lagergren 二级吸附动力学模型与Freundlich吸附等温模型。(2)红外光谱、扫描电镜表征结果表明,煤基聚苯胺吸附剂的孔结构和分布要比其原煤粉好,经过溶胀、引发聚合之后得到的煤基聚苯胺吸附剂形成了较多絮状体,而这些中孔和微孔有利于增大吸附容量。(3)煤基聚苯胺电极吸附/电解协同处理废水实验结果表明,制备所得的煤基聚苯胺/泡沫镍电极比空白泡沫镍作电极时对单一离子的电解效果更显著。其中极板间距、电压、电解质投加量等因素对去除效果影响较显著,其最佳的极板间距为2cm,选择电解质的投加量为0.5g,最佳电压为10V。煤基聚苯胺/泡沫镍作电极对六价铬和苯酚共存溶液的去除总量略小于在单一体系中的去除率,说明两种离子之间存在相互抑制的作用,主要是因为苯酚的降解产生的酸性有机中间产物为六价铬的还原反应提供了电子供体,从而导致六价铬的还原反应速率加快。(4)对两种电极进行了电化学性能测试,从循环伏安特性曲线可以看出,以空白泡沫镍为电极时,氧化峰较明显,并没有明显的还原峰出现;以煤基聚苯胺/泡沫镍作电极,分别是聚苯胺从还原态到中间氧化态,再由中间氧化态到完全氧化态引起的;从交流阻抗曲线可以看出,煤基聚苯胺/泡沫镍较空白泡沫镍具有较好的电荷转移和传递效率,显示出良好的电容特性;从恒流充放电测试可以得出聚苯胺在电解液中发生了氧化还原反应。
