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碳氣凝膠陰極用于電化學-臭氧體系去除布洛芬的機理試驗研究

摘 要

以天然棉花為前驅(qū)物，通過直接一步熱解法制備了新型碳纖維氣凝膠（CFA）陰極，用于電化學臭氧技術(shù)（E-O3-CFA），通過SEM、BET、XPS等方法對CFA進行成分和結(jié)構(gòu)分析，系統(tǒng)地研究了E-O3-CFA體系對水中布洛芬（IBP）的去除情況，考察了陰極材料、臭氧濃度、電流強度和初始pH值等因素的影響，分析該體系去除IBP的途徑和機理，并對能耗進行計算。結(jié)果表明，CFA是一種多孔互聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔隙發(fā)達，比表面積高且表面存在豐富的含氧官能團，在電流強度為300 mA、O3濃度為16 mg/L、未調(diào)節(jié)初始pH值的條件下，E-O3-CFA體系對水中IBP的去除率高達97.96%，高于使用其他陰極材料的電化學臭氧體系（不銹鋼陰極83.11%、活性炭纖維陰極94.78%、石墨陰極89.05%），CFA陰極的使用進一步降低了電化學臭氧體系的單位能耗（SEC=2.49 kW·h/gTOC），該體系主要通過以羥基自由基（·OH）為主的自由基路徑氧化降解有機物。