PDF《活性炭纤维复合阴极材料电芬顿降解苯酚》

3 XRD patterns of ACF- TiO2 , ACF- C- TiO2 , ACF- OMC( a ~ c)

3 种活性炭纤维复合阴极材料中 TiO2 和C的组分不同其材料孔结构参数不同, 具体表现在 ACF- C- TiO2 比表面积、 孔容、 平均孔径均大于 TiO2 含量

3 第2期孙杰, 等: 活性炭纤维复合阴极材料电芬顿降解苯酚 图4ACF- TiO2 , ACF- OMC, ACF- C- TiO2 ( a ~ c) 的N2 物理吸附- 脱附等温线 Fig.

4 N2 adsorption desorption isotherms of ACF- TiO2 ,ACF- C- TiO2 ,ACF- OMC( a ~ c) 高的 ACF- TiO2 和C含量高的 ACF- OMC2 种材料( 孔 径分布可以参考表

1 和图 5) , 进一步说明了 TiO2 能在一定范围内促进孔道的形成, 而煅烧对碳去除 过程中则会导致了孔道坍塌降低材料比表面积和平 均孔径. 表1ACF- TiO2 , ACF- C- TiO2 , ACF- OMC( a ~ c) 的孔结构参数 Tab.

1 The pore structure parameters of ACF- TiO2 , ACF- C- TiO2 , ACF- OMC( a ~ c) 样品比表面积 /( m2 ・g -

1 ) 微孔体积 /( cm3 ・g -

1 ) 平均孔径 /nm ACF- TiO2 404.

9 0.

29 2.

92 ACF- C- TiO2 538.

0 0.

43 3.

22 ACF- OMC 498.

4 0.

34 2.

68 图5ACF- TiO2 , ACF- C- TiO2 , ACF- OMC( a ~ c) 的BJH 孔径分布 图Fig.

5 BJH pore size distribution of ACF- TiO2 , ACF- C- TiO2 , ACF- OMC( a ~ c) 2.

4 电芬顿降解苯酚动力学研究 按照 1.

5 电芬顿降解苯酚, 预先将材料浸没苯 酚溶液中, 吸附

5 h 至吸附平衡后开始降解, 每隔一 定时间取样检测. 比较

3 种复合阴极材料和 ACF 对 苯酚的降解. 根据苯酚的降解曲线( 见图 6) 可知, 苯 酚随时间延长浓度逐渐降低,

3 种活性炭纤维复合 阴极材料均显著提高了对污染物降解效果, 苯酚的 准一级降解速率常数依次为: ACF- OMC ( 0.

0146 min -

1 ) >

ACF- C- TiO2 ( 0.

0137 min -

1 ) >

ACF- TiO2 ( 0.

0102 min -

1 ) >

ACF( 0.

007 min -

1 ) . 图6苯酚的降解曲线 Fig.

6 Degradation curves of phenol 2.

5 苯酚降解中间产物研究 由ACF- OMC 体系降解苯酚高效液相全谱图 ( 见图 7) 可见, 苯酚( 保留时间 4.

9 min 出峰) 随时 间延长浓度逐渐降低, 同时出现保留时间为 3.

1 和3.

7 min 的另外

2 个峰, 推测为其降解中间产物, 而 保留时间 2.

5 min 为溶液中无机盐出峰. 图7ACF- OMC 体系降解苯酚高效液相全谱图 Fig.

7 HPLC spectrums of the phenol degradation by ACF- OMC system 为分析中间产物, 进行 LC- MS 检测, 所得分子 碎片峰为

97、

108、 109. 其中分子碎片峰为

97 是溶 液在 pH 调节时引入的 H2 SO4 . 结合 HPLC 和化合物 分子量判断, 分子碎片峰为

108 是苯醌,

109 分子碎 片峰为邻苯二酚失去一个质子所得. 由ACF- OMC 阴极材料对苯酚的降解和中间产 物转化图( 见图 8) 可见, 苯酚浓度随时间延长不断 降低, 邻苯二酚和苯醌浓度先增加后逐渐降低. 由于 反应过程中阴极材料产生的活性物种对苯酚不断降 解, 苯酚转化为邻苯二酚和苯醌两种中间产物, 苯酚 浓度逐渐降低, 同时中间产物进一步降解( 见图 9) . 中间产物处于不断产生与降解的动态过程中, 前期

4 中南民族大学学报( 自然科学版) 第34 卷图8ACF- OMC 阴极材料对苯酚的降解及中间产物转化 Fig.

8 The degradation of ACF- OMC on phenol and its intermediate transformation 中间产物产生速率大于降解速率表现出浓度增长趋 势, 后期中间产物产生速率小于降解速率表现出浓 度降低趋势. 图9苯酚电芬顿降解机理图 Fig.