论文总字数：18622字

摘 要

本文采用电化学还原－氧化工艺处理硝基苯废水，实验中自制了两套较为简便的反应装置，电解时以两枚石墨片作为阴阳电极，其中一套加装隔膜，来处理硝基苯模拟废水。采用液相色谱法测定硝基苯和苯胺浓度，研究恒电流条件下硝基苯的去除效果。实验的电解质选取Na₂SO₄，考察电流密度、电解质浓度、pH值和初始浓度等对硝基苯去除率的影响。同时，利用得到的优化条件，在反应器中加装隔膜，形成先还原后氧化的工艺条件，处理硝基苯模拟废水水样，测定硝基苯降解情况，并观察苯胺的生成和降解。结果表明，初始浓度这个工艺参数对反应作用效果最大，直接影响出水水质。此外，电流密度作用也很大，其在一定范围内越大，作用效果越好，但到一定值后，电极的损坏加剧，不利于反应进行。相比之下，pH和电解质浓度对硝基苯的作用有限，不如前两者明显，但仍有可以利用的空间。尤其在加装隔膜后，整体反应速度显著提升，去除率增大。

经过对数据的整理分析，得到了实验环境下的相对最优工艺条件： Na₂SO₄做电解质、电流密度15mA/cm²、电解质浓度0.05mol/L、pH=7、初始浓度为200mg/L，去除率达到了81.42%。加装隔膜，先还原后氧化后，在该优化条件下的硝基苯的去除率为90.84%。通过研究电化学还原-氧化硝基苯的工艺条件，有助于电化学法在实际应用中去除含有硝基苯的废水。

关键词：电化学　硝基苯　废水处理　

Study on the Process Conditions of Nitrobenzene Removal by Electrochemical Reduction - oxidation

Abstract

This article uses the self-made simple electrochemical reaction equipment with graphite as electrodes to treat simulated nitrobenzene wastewater. High-performance liquid chromatograph is chosen to measure nitrobenzene and aniline. Experiments are designed to investigate the impact of current density, electrolyte concentration, initial pH and initial concentration on nitrobenzene removal rate. At the same time, under optimal conditions, reduction - oxidation process through the installation of a diaphragm is used to deal with nitrobenzene wastewater. The results show that the initial concentration has greatest direct impact on the reaction In addition, the greater the current density within a certain range, the better the results. More than a certain value, it will seriously damage the electrode and affect the reaction. In contrast, the role of pH and electrolyte concentration of nitrobenzene is limited than others, but it is still available. Especially after the installation of the membrane, the reaction speed and degradation rate are significantly improved.

As the collation of data analysis, the preliminary optimized experimental conditions are as follows: Na₂SO₄ electrolyte concentration of 0.05mol/L, the current density of 15mA/cm², pH=7, the initial concentration of 200mg/L, removal rate reached the diaphragm installing 81.42%. After first reduction then oxidation, nitrobenzene removal rate at the optimized conditions is up to 90.84%. By studying the electrochemical reduction - oxidation of nitrobenzene removal process conditions, it contributes to practical application of electrochemical removal for organic matter containing nitrobenzene wastewater.

Key Words: Electrochemistry; nitrobenzene; wastewater treatment;

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2硝基苯废水处理中常见的各种方法 1

1.2.1物理法 1

1.2.2生物处理 2

1.2.3化学法 3

1.2.4铁碳微电解法 4

1.3电化学法 4

1.4 影响化学氧化效果的因素 4

1.4.1电流密度 4

1.4.2电解质浓度电极材料 5

1.4.3极板间距 5

1.4.4初始 pH 5

1.4.5硝基苯初始浓度 5

1.5 硝基苯含量的测试方法 6

1.5.1 N-(1-萘基)乙二胺偶氮光度法 6

1.5.2电化学法 6

1.5.3气相色谱法检测 6

1.5.4液相色谱法 6

第二章 实验部分 7

2.1 主要试剂、仪器 7

2.1.1试剂 7

2.1.2仪器 7

2.1.3装置（示意图） 8

2.2 实验步骤 8

2.2.1分析方法 8

2.2.2硝基苯标准曲线的绘制 9

2.2.3苯胺标准曲线的绘制 9

2.2.4模拟水样的测定 9

第三章 实验结果与分析 12

3.1 实验现象 12

3.2 实验结果分析 12

3.2.1标准曲线 12

3.2.2电流密度对降解率的影响分析 13

3.2.3 pH对降解率的影响分析 15

3.2.4电解质浓度对降解率的影响分析 17

3.2.5初始浓度对降解率的影响分析 16

3.2.6分析在最优条件下先还原后氧化硝基苯溶液情况 19

第四章 总结与展望 21

4.1 总结 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致谢 26

第一章 绪论

1.1前言

硝基苯是一种具有苦杏仁味，熔点在5.7℃，沸点是210.9℃，不溶于水，溶于多数有机溶剂的淡黄色透明油状有毒液体，其分子式为C₅H₆NO₂，相对密度(水=1)1.20。芳香硝基化合物作为一种重要的有机中间体，在实际生产生活中，大面积存在于生产染料、药剂和炸药等过程中。 因为硝基的作用，使得苯环性质改变，难以被普通的微生物和氧化剂分解，已成为种类、数量仅次于有机氯化合物的第二大类人工合成有机污染物。

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