面向微污染水处理的三重功能电催化炭膜制备及性能

摘要

以椰壳活性炭为原料,设计制备一种具有吸附、电催化氧化、膜过滤三重功能的电催化炭膜(TCM),通过调节原料配比、炭化温度以及原料活性炭的粒径实现对TCM性能的调控。采用SEM、XRD、拉曼和氮吸附等技术对TCM的形貌与结构进行表征,并以TCM为阳极构建电催化膜反应器(ECMR),考察其水处理性能。结果表明,TCM具有发达的孔道结构和较高的比表面积,整体呈现出大孔-介孔-微孔的多级孔道结构,并具有良好的机械强度与导电性;改变活性炭的粒径可以有效调控TCM的孔道结构。TCM对水中微污染有机物和重金属离子均具有较高的吸附量;在外加2 V电压电场下,对水中亚铁氰化钾的氧化率为98.4%,表现出良好的电催化氧化活性;在低压电场的作用下处理真实微污染水时,炭膜的三重功能协同作用使其展现出优异的综合处理性能,其中COD、UV_(254)、浊度以及细菌的去除率分别达到了94.3%、90.5%、96.3%和100%,重金属离子几乎完全去除,出水水质得到显著地改善,并且水渗透通量有所提升,具有良好的抗污染性能。