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:功率放大器在污泥電動修復技術電解裝置中的應用

發布時間:2021-6-7 11:56    發布者:aigtek
實驗名稱:功率放大器在污泥電動修復技術電解裝置中的應用
實驗目的:
一步法去除、回收城市污泥中的Pb,力求實現重金屬污染城市污泥無選擇的去除,有選擇的回收。
實驗設備:
電源信號發生器,功率放大器,示波器,電動攪拌器,磁力攪拌器,恒溫振蕩器、PH控制器、恒溫水浴鍋離心機、超聲波清洗機、分析天平、電熱鼓風干燥箱等
實驗內容:
本次實驗中為輸出特定頻率、幅值的方波電源,選用函數信號發生器和功率放大器組合構建電源系統,同時配備高精度示波器保證輸出電源的準確性。欲實現鉛污染污泥的一步法電動遷移-捕集-釋放,在制備了具有鉛離子高效識別性能的自摻雜聚苯胺/碳粉/Nafion混合修飾碳氈電極的基礎上,本次實驗借鑒斯坦福大學崔屹教授課題組所發表刊物中原理5%,組裝了適合本實驗裝置的自組裝可替換自摻雜聚苯胺/碳粉Nafion混合修飾碳氈電極,構建了新型的污泥電動修復裝置。
實驗過程:
(1)實驗裝置搭建
(2)鉛硝酸鹽污染污泥的制備
      配置1000mg/LPb(NO3)2用作污染劑,按污泥b(NO3)2~2:3的比例,取900 mL污染劑加入600g污泥中,混合后用電動攪拌器以400 r/mind的速度常溫下攪拌24h,即得到待處理鉛污染污泥。
(3)最佳輸出電源頻率的確定
      調節裝置供電系統,確定電源輸出方波幅值為-9V-0V(以陰極為例),設置EF-1、EF-2、EF-3、EF-4、EF-5、EF-6六組實驗,對應改變電源輸出方波頻率分別為100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz。觀察陰極重金屬離子沉積情況。
(4)最佳輸出電源幅值的確定
(5)控制電源輸出方波頻率不變,設置三組平行實驗,測定溶液中重金屬的總量。
實驗結果:
(1)隨設置電壓梯度的逐漸加大,pH下降的幅度越來越大,也越快達到最終的電解平衡,但最終pH值相差不大,都在1.9左右。
(2)污泥電解前后重金屬含量的變化
     污泥中Pb、Cu和Zn離子最有可能以二價的形式存在,除去電荷數對遷移順序和速率的影響后,污泥中溶解的各離子濃度便成了競爭的決定因素,而由與初始含量的問題,此時污泥室中的Pb離子的含量遠遠大于Zn、Cu,這可能是Zn、Cu去除率下降的原因。
(3)陰極回收Pb2+量確定
      Pb的回收率最高,污泥室中的Pb去除后,基本全部轉移至陰極表面,這歸功于與活性物質與Pb之間優異的電化學響應,而除Pb之外,銅、和鋅也部分沉積在電極表面,這是由于污泥中原始Zn、Cu對的含量過高,且活性物質本身對Zn、Cu也表現有吸附性的原因。
(4)也解后的碳氈電極的掃描電鏡(SEM)圖譜分析
實驗結論:驗證了一步法電動遷移-捕集-釋放城市污泥中重金屬污染物的可行性。

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