活性碳纤维电芬顿降解苯酚废水的方法

http://www.chem.hc360.com2016年12月29日14:06 来源:废水零排放技术微信T|T

    慧聪化工网讯:电催化氧化技术具有处理效率高、操作简便、环境友好等特点,是一种应用前景良好的有机废水处理技术。阳极催化材料的研究近年来备受关注,然而,阴极材料由于电流效率及催化性能较低等原因,其在催化反应中的作用往往考虑较少,使得电催化氧化处理难降解有机废水的能耗和成本增加,工业应用受到限制。    

    活性碳纤维

    活性碳纤维(ACF)是20世纪70年代发展起来的新型炭质吸附材料,具有独特的物理化学结构。活性碳纤维的比表面积大,微孔丰富,能有效吸附有机物和阴阳离子,且吸、脱附速度较快,可再生循环使用,同时耐酸碱、耐高温,具有良好的导电性和化学稳定性,是一种比较理想的阴极电催化材料。

    此外,活性碳纤维表面有一系列含氧官能团,如羟基、羰基、胺基、羧基、磺酸基等,这些官能团一部分呈酸性,一部分呈碱性,使得活性碳纤维对某些物质具有更好的吸附能力,且物质被吸附至活性碳纤维后能均匀分布在其表面,分散能力良好。

    同时由于一些官能团具有氧化还原性,使得活性碳纤维呈现出氧化还原特性。活性碳纤维表面官能团的种类、数量会影响其吸附和催化性能,因此,一些研究者通过改性的方法来有效挖掘活性碳纤维的潜力。目前活性碳纤维表面改性的技术主要包括化学溶液浸渍法、高温热处理法、微波处理法等。

    改性对活性碳纤维电芬顿降解苯酚的影响

    活性碳纤维经微波改性后的吸附性能和电催化活性均有所提升,然而,经酸碱改性的活性碳纤维的电催化活性虽然也有增强,但其吸附能力反而下降。以未改性活性碳纤维为阴极时,苯酚的去除率随着时间增加迅速,之后减缓趋于稳定。以经改性的活性碳纤维为阴极时,苯酚的去除趋势与此相同。微波及酸碱改性有利于提高活性碳纤维的催化性能。    

    改性活性碳纤维电芬顿降解苯酚中间产物分析

    以不同活性碳纤维为阴极时,苯酚降解过程中均产生了苯醌;除经微波改性的活性碳纤维反应体系,其他体系中还生成了乙二酸;此外,以经氨水改性的活性碳纤维为阴极时,苯酚降解过程中还产生了对苯二酚。可以看出,苯酚在电芬顿降解过程中产生的中间产物也在一定程度上受到了改性方法的影响。

    结论

    (1)微波改性不仅能提升活性碳纤维的吸附性能,而且有利于H2O2的生成。酸碱改性虽然降低了活性碳纤维对苯酚的吸附能力,但是H2O2生成量均在一定程度上有所增加,为改性活性碳纤维电催化性能的增强提供了可能性。

    (2)电芬顿降解苯酚废水试验中,以经微波、硝酸、磷酸和氨水改性的活性碳纤维为阴极时,苯酚去除率及COD去除率均高于未改性活性碳纤维,说明改性能提升活性碳纤维的催化活性,且该活性能在电芬顿催化体系中得到有效发挥。此外,苯酚降解中间产物的生成也会受到改性方法的影响。

责任编辑:安朋伟

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