【摘 要】
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近年来,难降解有毒有机污染物导致的生态及健康风险引起了广泛关注。含酚废水是一种常见的有毒难降解废水之一,来源广泛,且因酚类化合物化学结构的稳定性、毒性及废水成分的复杂性,对含此类污染物废水的高效、经济处理仍然是环境工程领域面临的现实挑战。电化学氧化法具有设备简单、反应条件温和、易于自动化、占地面积小等特点,被广泛用于含酚废水的处理。但其电流效率不高,易产生毒性更强的有机中间产物等问题需要解决;此外
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近年来,难降解有毒有机污染物导致的生态及健康风险引起了广泛关注。含酚废水是一种常见的有毒难降解废水之一,来源广泛,且因酚类化合物化学结构的稳定性、毒性及废水成分的复杂性,对含此类污染物废水的高效、经济处理仍然是环境工程领域面临的现实挑战。电化学氧化法具有设备简单、反应条件温和、易于自动化、占地面积小等特点,被广泛用于含酚废水的处理。但其电流效率不高,易产生毒性更强的有机中间产物等问题需要解决;此外,由于实际废水有机物浓度高、波动大,单独依靠电极电催化产生的活性物种也往往难于满足实际废水处理的需求。因此,这也是目前电化学处理技术亟待解决的问题,并已成为研究的焦点。本文采用“瓶中造船法”制备了多种改性活性碳纤维(ACF)电极材料,分别为Ag2O/ACF、TiO2/ACF、Ag2O/TiO2/ACF 及 Ag-TiO2/ACF 电极等,系统地探讨了相关电极材料作为阳极或阴极或用其构成双电极电催化系统的电化学性能,探讨了电压、Ag或TiO2修饰量、外源加入H2O2等关键因素对相关工作电极电化学性能的影响,并结合扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)表征与分析技术探讨了相关电极的工作机理。实验结果表明:1、将Ag2O/ACF电极分别用作阳极和阴极电催化氧化苯酚均具有一定的催化活性,且用作阴极时具有较高的苯酚去除率;与作为阳极相比,最佳电压从8V降到了4 V,这将大大地提高电流效率;但中间产物的累积问题较严重,且稳定性不如用作阳极时好。2、将Ag-TiO2/ACF电极分别用作阳极和阴极电催化氧化苯酚发现苯酚的去除率与Ag掺杂量呈正相关,阴极整体降解率高于阳极,且用作阴极时未检测到中间产物对苯醌。3、构建了双金属双电极电化学催化氧化苯酚的新体系,结果表明双金属双电极体系苯酚降解率几乎呈直线上升,中间产物浓度明显降低;降解苯酚最优的电极体系为14 Ag-M28 TiO2/ACF—28 Ag-M28 TiO2/ACF,其循环稳定性极佳,重复使用6次苯酚的降解率均维持在90%以上。4、外源添加H2O2能显著增强TiO2/ACF及Ag-TiO2/ACF的电催化性能,结果发现3V是电活化Ti-过氧化物的最小激发电压,且羟自由基(·OH)的生成量随着电压的升高而增大,可以实现·OH的可控释放,从而满足处理实际废水的需要。5、采用·OH与H2O2分析、SEM、XPS表征和分析技术与循环伏安法相结合对ACF、TiO2/ACF、Ag2O/ACF、Ag-TiO2/ACF电极进行电化学性能表征,很好地揭示了电极的工作机制和电催化氧化苯酚的机理。
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