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《上海第二工业大学》 2018年
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废旧钴酸锂电池正极材料催化降解典型染料废水的研究

许昕  
【摘要】:近年来,随着人类社会的经济和工业的快速发展,人们的生活离不开大量的便携式电子产品,随之锂离子电池的需求量也越来越大,故而产生大量的废旧锂离子电池。这些废旧锂离子电池的正极中含有各种过渡金属元素,而这些过渡金属元素在污水处理的高级氧化技术中应用比较广泛。因此,本论文主要以废旧锂离子电池正极材料中最常见的钴酸锂(LiCoO_2)作为研究对象,以罗丹明B(RhB)作为主要模型污染物,开展了以下两个方面的研究:(1)LiCoO_2催化诱导水相SO_2(以NaHSO_3代替,下文以S(IV)表示),即LiCoO_2/S(IV)体系降解RhB的研究,成功实现了无机污染物SO_2和有机污染物的协同转化去除。首先考察了初始LiCoO_2浓度、初始NaHSO_3浓度、初始pH值对降解效率的影响。结果表明,RhB的降解速率随着溶液中LiCoO_2和NaHSO_3初始浓度的升高而先增大后趋于平稳,最大降解率接近100%;酸性条件下有利于RhB降解反应的进行;自由基猝灭活性物种鉴定试验表明,RhB降解反应过程中起正向促进作用的自由基有~1O_2/O_2~(·-),SO_4~(·-)和~·OH,起主要促进作用的是~1O_2/O_2~(·-)自由基;通过对反应前后的钴酸锂粉末进行XRD、XPS、SEM等表征分析,验证了LiCoO_2在反应前后的性能变化,提出了降解反应过程中产生~1O_2/O_2~(·-)自由基的可能反应机制。最后,利用加热预处理后的废旧钴酸锂电池正极材料LiCoO_2粉末进行催化S(IV)降解RhB,结果表明废料作为催化剂反应进行50min后,RhB的降解率都达到了99.5%以上,并且可以重复利用。这部分要说明对其他染料和TCP的降解效果。(2)单过氧硫酸氢盐(简称PMS)是在高级氧化技术领域中常见的自由基活性物种前驱体,因此本实验研究LiCoO_2/PMS体系降解RhB的效果及其主要影响参数。结果发现,RhB在纯LiCoO_2/PMS体系中降解率随着溶液中LiCoO_2和PMS初始浓度的升高而先增大后趋于平稳,而且中性条件下有利于RhB降解反应的进行;LiCoO_2/PMS体系的降解速率普遍比LiCoO_2/S(IV)体系降解速率快;自由基猝灭活性物种鉴定试验表明,RhB降解反应过程中起促进作用的活性物种为~1O_2和SO_4~(·-),主要贡献物种是是~1O_2。最后,利用加热预处理后的废旧钴酸锂电池正极材料粉末催化PMS降解RhB,反应进行5min时,RhB的降解率达到了99.5%以上,其对亚甲基蓝(MB)、酸性橙7(AO7)等不同染料的降解率也达到了99.5%,并且可以重复利用。
【学位授予单位】:上海第二工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X705;X703

【参考文献】
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