TiO2掺杂电极对含酚废水电催化氧化及降解机理研究的任务书.docx

TiO2掺杂电极对含酚废水电催化氧化及降解机理研究的任务书
一、研究背景
随着工业生产的不断发展，废水排放已成为严重的环境问题。其中，含酚废水是一类特殊的有机废水，其含有大量的苯酚、酚类、酚醛类等有机污染物，极易造成环境污染，严重干扰生态环境，影响人类健康。传统的废水处理技术往往存在处理成本高、排放污染物仍然较高等问题。因此，寻找一种高效、经济、环保的废水处理技术显得尤为重要。
电化学技术是一种有潜力的废水处理技术，其能够实现高效处理、安全环保、水资源再生利用等优势。其中，电催化氧化技术是较为常用的方法之一，其利用电极表面产生的氧化还原反应将有机污染物转化为无害物质。近年来，掺杂型电极因其在催化反应中具有高效、稳定、抗污染等优点而备受关注。其中，TiO2掺杂电极以其优异的电化学性能被广泛研究并应用于各种废水处理中。
本研究将以含酚废水为研究对象，结合电催化氧化技术及TiO2掺杂电极，探究其电化学行为及其催化机理，为实现高效处理含酚废水提供一定的理论及实验依据。
二、研究目的和意义
本研究旨在通过电化学技术，研究含酚废水的电催化氧化过程，探究TiO2掺杂电极在催化氧化过程中的作用机理，并对比不同电极材料的氧化效果。主要的研究目的如下：
1.对含酚废水的电化学性质进行深入研究，探究其在电催化氧化过程中的变化规律。
2.研究TiO2掺杂电极的电化学性质及其催化氧化行为。
3.对比不同电极材料的氧化效果，探究TiO2掺杂电极相对于传统电极的优势。
4.探究TiO2掺杂电极在废水处理中的机理，为进一步优化电催化氧化技术提供理论依据。
本研究的意义在于探究含酚废水的高效处理技术，为提高废水处理的经济性、安全性和环保性提供方案。期望通过研究TiO2掺杂电极的电催化氧化技术，解决目前传统废水处理方法所存在的问题，进一步推进电化学技术在废水处理中的应用，为环境保护和可持续发展做出贡献。
三、研究内容及方法
1.实验组成及方案设计
实验将采用含酚废水为研究对象，通过电化学方法进行处理，其中电极材料为纯钛电极和TiO2掺杂电极。实验流程如下：
（1）预处理：将废水进行初步处理，如去除浮油、悬浮固体等。
（2）电化学处理：在电化学反应装置中，通过外加电压和电极材料之间的氧化还原反应，将废水中的有机污染物转化为无害物质。实验中设置纯钛电极和TiO2掺杂电极两种不同电极材料，分别进行废水电催化氧化处理。
（3）结果分析：通过在线监测系统，记录处理过程中电流、电压、COD值和pH值等参数变化。分析比较不同电极材料的氧化效果及影响因素，探究TiO2掺杂电极的优势及其作用机理。
2.实验方法
（1）实验仪器
电化学反应器、在线监测系统、COD测定仪、pH计、TiO2掺杂电极等仪器。
（2）实验药品
废水样品。
（3）实验步骤
①操作前检查电化学反应器和电极是否正常。
②将预处理后的废水通入电化学反应器并加热至适宜温度。
③设置所需电流、电压和催化时间等参数。
④在催化过程中记录在线监测系统所测得的电流、电压、COD值和pH值等参数变化。
⑤催化反应结束后，收集废水样品进行COD值测定。
⑥根据实验数据，分析比较不同电极材料的氧化效果及影响因素，探究TiO2掺杂电极的优化作用机理。
四、研究进度安排
本研究将于202X年9月开始，预计研究周期为6个月。研究进度如下：
1.前期准备（1个月）：阅读文献资料，确定研究方案和实验流程，准备实验仪器和材料。
2.实验操作及数据分析（4个月）：进行实验操作和数据采集，分析比较不同电极材料的氧化效果及影响因素，探究TiO2掺杂电极的优化作用机理。
3.结果总结和论文撰写（1个月）：总结实验结果，撰写学术论文并提交。
五、预期成果
1.掌握含酚废水的电化学性质及TiO2掺杂电极的电化学行为。
2.探究TiO2掺杂电极相对于传统电极的氧化效果，分析比较不同电极材料的影响因素，为废水处理提供技术支持。
3.系统地分析TiO2掺杂电极在废水处理中的优势及作用机理，为电催化氧化技术的进一步优化提供理论依据。
4.出版学术论文，并参加国内外学术会议，展示研究成果并就相关技术与学者及产业界进行交流。