PDF《活性炭纤维复合阴极材料电芬顿降解苯酚》

第34 卷第

2 期 中南民族大学学报( 自然科学版) Vol.

34 No.

2 2015 年6月Journal of South- Central University for Nationalities( Nat. Sci. Edition) Jun.

2015 收稿日期 2014- 12-

30 作者简介 孙杰( 1975- ) , 男, 教授, 博士, 研究方向: 水污染控制, E- mail: jetsun@ mail. scuec. edu. cn 基金项目 国家自然科学基金资助项目( 20807057&

21477165) 活性炭纤维复合阴极材料电芬顿降解苯酚 孙杰, 钟超, 彭巧丽 ( 中南民族大学 化学与材料科学学院,武汉 430074) 摘要以活性炭纤维毡( ACF) 为基体制备出了 ACF- OMC、 ACF- C- TiO2 、 ACF- TiO2

3 种活性炭纤维复合材料, 作为 电芬顿反应的充氧阴极. 采用扫描电子显微镜( SEM) 、 透射电子显微镜( TEM) 、 X 射线粉末衍射仪( XRD) 、 N2 物理 吸附- 脱附对材料进行了表征, 以苯酚模拟特征污染物, 对3种复合材料的电芬顿性能进行了比较研究. 高效液相色 谱( HPLC) 检测结果表明:

3 种活性炭纤维复合阴极材料均显著提高了对污染物的降解效果;

苯酚降解的准一级速 率常数依次为: ACF- OMC >

ACF- C- TiO2 >

ACF- TiO2 >

ACF. 液质联用( LC- MS) 显示: 电芬顿降解苯酚的主要中间产 物为苯醌和邻苯二酚, ACF- OMC 充氧阴极对中间产物同样表现出最高的降解能力. 关键词 活性炭纤维;

电芬顿;

苯酚;

有序介孔碳;

降解 中图分类号 TQ15;

O643. 541;

X703.

1 文献标识码 A 文章编号 1672- 4321( 2015) 02- 0001-

06 Electro- Fenton Degradation of Phenol Using Hybridized Activated Carbon Fiber as Cathode Materials Sun Jie ,Zhong Chao ,Peng Qiaoli ( College of Chemistry and Material Science,South- Central University for Nationalities,Wuhan 430074,China ) Abstract Three composite activated carbon fiber( ACF) cathodes,ACF- OMC( ordered mesoporous carbon) ,ACF- C- TiO2 ,and ACF- TiO2 were successfully synthesized,which were employed as oxygenation cathode in electro- Fenton system. After being characterized by SEM,TEM,XRD and N2 Adsorption- Desorption,the electro- Fenton performance of three composite were comparatively investigated with phenol as simulated pollutant. HPLC detection showed that all the three ACF composites could improve the degradation of pollutants effetively,and the pseudo- first- order degradation rate constants for phenol were in the order: ACF- OMC >

ACF- C- TiO2 >

ACF- TiO2 >

ACF. Furthermore,LC- MS detection proved that the main intermediate products of phenol were benzoquinone and catechol,which were also degraded fastest by the ACF- OMC oxygenation cathode. Keywords ACF;

electro- Fenton;

phenol;

OMC;

degradation 芬顿反应因其高效、 无毒、 经济及操作简单等优 势, 广泛应用于化工废水的处理 [1-

3 ] . 但外加 H2 O2 成本较高, 在运输及储存过程中存在潜在风险. 电芬 顿技术利用电化学方法原位产生 H2 O2 , 弥补了传统 芬顿反应外加 H2 O2 的缺陷, 其理论和应用研究近 几年颇受重视 [4-

8 ] . 但较高的能耗限制了电芬顿在 实际工业废水处理中的大规模应用. 由于 O2 在水中 的溶解度较小, 又受限于溶解氧在阴极表面的传质 效率, 导致电生 H2 O2 和・OH 浓度偏低 [9 ] . 因此, 需 要开发更加高效的充氧阴极材料以解决影响电芬顿 应用的这一瓶颈问题. 活性炭纤维( ACF) 由于具有多孔结构、 较大的 比表面和易于工业化生产, 被广泛用于电芬顿反应 的充氧电极 [10,