煤基中空板式炭膜的研制及其在含酚废水处理中的应用

摘要

电场强化煤基导电炭膜实现了电化学氧化与膜分离的一体化耦合,展现出优异的有机废水处理性能。以煤为原料制备了新型煤基中空板式炭膜(HPCM),采用扫描电子显微镜(SEM)、孔径分布仪、四探针分析仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪对炭膜的结构性能进行表征,采用电化学工作站分析了炭膜的电化学活性;并以典型难降解有机物苯酚为目标污染物,考察了HPCM在外加电场的作用下对模拟含酚废水的处理性能。研究表明,所制备炭膜具有发达的孔隙结构,平均孔径和孔隙率分别为0.71μm和47.73%;炭膜的炭结构以碳微晶结构为主,但整体无序度较高;炭膜具有良好的导电性能和电化学性能。在未施加电场的情况下,炭膜对废水中的苯酚分子没有明显的去除性能;外加电场作用下,HPCM对苯酚具有良好的电化学氧化作用,其对苯酚的主要氧化机理包括直接氧化和间接氧化;在最佳的操作条件:外加电压为2.5 V、苯酚质量浓度为100 mg/L、流速为5 mL/min,HPCM对苯酚的去除率达到了98%左右,对COD的去除率高达82.15%。这些结果表明所制备煤基中空板式炭膜在含酚废水处理领域展现了良好的应用前景。