碳气凝胶阴极用于电化学臭氧体系去除布洛芬的机理试验研究

摘要

以天然棉花为前驱物,通过直接一步热解法制备了新型碳纤维气凝胶(CFA)阴极,用于电化学臭氧技术(E-O 3-CFA),通过SEM、BET、XPS等方法对CFA进行成分和结构分析,系统地研究了E-O 3-CFA体系对水中布洛芬(IBP)的去除情况,考察了阴极材料、臭氧浓度、电流强度和初始pH值等因素的影响,分析该体系去除IBP的途径和机理,并对能耗进行计算。结果表明,CFA是一种多孔互联的三维网状结构,孔隙发达,比表面积高且表面存在丰富的含氧官能团,在电流强度为300 mA、O 3浓度为16 mg/L、未调节初始pH值的条件下,E-O 3-CFA体系对水中IBP的去除率高达97.96%,高于使用其他阴极材料的电化学臭氧体系(不锈钢阴极83.11%、活性炭纤维阴极94.78%、石墨阴极89.05%),CFA阴极的使用进一步降低了电化学臭氧体系的单位能耗(SEC=2.49 kW·h/gTOC),该体系主要通过以羟基自由基(·OH)为主的自由基路径氧化降解有机物。