陰極類電芬頓體系降解有機污染物及機理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的快速發(fā)展，各類合成的難降解有機污染物已成為水污染的主要來源之一，給環(huán)境造成嚴重危害。傳統(tǒng)的電芬頓雖消除了外加H2O2帶來的缺點，高效低能耗、易于控制，但僅適用于窄的pH范圍，無法避免污泥的產生，且過氧化氫的產生量低。
　　針對上述問題，本論文以活性炭纖維（Activated Carbon Fiber, ACF）作為基材，采用循環(huán)伏安法將Mn3O4負載于活性炭纖維表面，制備出Mn3O4/ACF復合材料，并以之作為陰極，以鉑

2、絲為陽極一起構成異相類電芬頓體系，負載于ACF表面的Mn3O4為芬頓反應過程的催化劑，對目標污染物亞甲基藍（Methylene Blue，MB）進行了降解，對制備條件和降解條件進行了優(yōu)化，考察了該體系在不同pH條件下對亞甲基藍的脫色率和TOC去除率，并對不同pH條件下體系中的活性氧物種進行了檢測，初步探討了降解機制。實驗結果表明，在pH3.0~7.0的條件下該體系對亞甲基藍均有較好的脫色率和礦化率，pH3.0、pH5.0和pH7.0時脫

3、色率可分別達到97.26％、99.97%、99.88%， TOC去除率達到69.79%、76.86%和88.55%。對體系中活性氧物種過氧化氫H2O2、羥基自由基·OH和超氧自由基O2·-進行了測定，結果表明，pH5.0時超氧自由基O2·-為主要活性物質。該體系拓寬了電芬頓反應的pH范圍且降解過程中羥基自由基和超氧自由基均參與了亞甲基藍的氧化去除。
　　以海藻酸鈉作為過渡金屬 Fe的載體，通過配位反應的方式制備海藻酸鐵（Fe(Ⅲ)

4、-Alg）固體催化劑微球，用于以ACF為陰極的異相類電芬頓反應降解亞甲基藍（MB）；完成了材料的制備，對Fe(Ⅲ)-Alg的制備條件進行了優(yōu)化，對材料進行了SEM、XPS、FI-IR等表征分析。以MB去除率為依據(jù)，優(yōu)化了體系對MB的降解條件。對類電芬頓體系中的活性氧物種進行了測定，討論了目標污染物的降解機理。實驗結果表明，以Fe(Ⅲ)-Alg為催化劑的ACF陰極電芬頓體系，在最佳的反應條件下表現(xiàn)出了良好的去除效果，對目標污染物的去除率達

5、97.33%，體系中·OH和·O2·共同參與了 MB的氧化降解。該體系在寬的pH范圍均有較好的去除效果，且Fe(Ⅲ)-Alg微球催化劑易于分離去除，避免了催化劑對體系的二次污染，是一種簡單、高效、低能耗的污水處理技術。
　　用溶膠凝膠法和熱處理法合成了 Bi2(MoO4)3并將其涂覆于 Ti網上構成Bi2(MoO4)3/Ti陰極，在電芬頓體系中用于催化O2還原產生H2O2，在海藻酸鐵微球存在下降解模型污染物酸性橙Ⅱ（Acid or

6、ange Ⅱ，AOⅡ）。對合成的Bi2(MoO4)3結構進行了SEM、XRD和FTIR測定，對Bi2(MoO4)3/Ti電極的電化學性質進行了交流阻抗和循環(huán)伏安檢測。測定了通空氣條件下Bi2(MoO4)3/Ti陰極體系中H2O2的濃度及其隨pH和電流密度的變化，并考察了海藻酸鐵微球存在下AOⅡ去除率隨pH和電流密度的變化。實驗結果表明，合成的鉬酸鉍為?-Bi2(MoO4)3，Bi2(MoO4)3/Ti電極顯著改善了 Ti電極的導電性，循

7、環(huán)伏安結果顯示其對O2還原為H2O2的電化學過程有明顯的催化作用，且在還原過程中存在有Bi3+的電荷傳遞。Bi2(MoO4)3/Ti陰極電解體系中H2O2的產生量隨電流密度的增大而增大，在低電流密度下對pH有明顯的依賴，但是高電流密度條件下則與溶液的 pH無關。提出了低電流密度下的 O2直接還原機制和高電流密度下的間接還原機制。在海藻酸鐵微球存在時，該電芬頓體系對 AOⅡ有顯著的去除作用，AOⅡ的去除率隨電流密度增大而增大，去除率在低電