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活性炭强化泡沫钛基空气扩散电极电过臭氧氧化及降解布洛芬效能

Activated Carbon Boosted Performance of a Titanium-Based Air Diffusion Electrode in Electro-Peroxone Oxidation and Ibuprofen Degradation
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摘要 为了提高传统污水处理技术对布洛芬这一新型污染物的去除效率,本研究构建了一种基于活性炭强化的泡沫钛空气扩散电极(AC@Ti-F GDE)的电过臭氧处理体系。该体系通过增强传统电过臭氧体系的氧化效能,用于布洛芬的去除。结果表明,相对于传统的电极(Ti-F),微孔泡沫钛空气扩散电极(Ti-F GDE)体系中的HO•相对含量提升了155.7%。在投加活性炭后,AC@Ti-F GDE体系中的HO•相对含量在Ti-F GDE体系的基础上进一步提升了35.4%。这种显著提升的HO•产量得益于AC@Ti-F GDE体系中H2O2的增加,从而进一步强化了电过臭氧的氧化效能。通过精确调控活性炭的投加密度和颗粒粒径,确定了AC@Ti-F GDE电过臭氧体系中最佳的活性炭投加密度为0.8 mg/cm^(3),最佳颗粒粒径为850μm。在此基础上,将AC@Ti-F GDE电过臭氧体系应用于布洛芬污染物的处理,通过对比不同因素下该体系降解布洛芬的程度,得到最佳运行条件:pH值为7.00,电流为150 mA,O3,gas浓度为52.2 mg/L,并采用液相质谱检测布洛芬降解过程中中间产物,得出了该体系的降解矿化机理:布洛芬首先通过羟基化、去甲基化和脱羧等反应逐步氧化支链,随后攻击苯环并开环生成脂肪酸,最终被进一步矿化生成CO_(2)和H_(2)O。AC@Ti-F GDE电过臭氧新体系,强化了传统电过臭氧体系氧化效能,为后续电过臭氧处理布洛芬提供新思路。 In order to solve the problem of poor removal effect of traditional wastewater treatment technology on the ibuprofen pollutant,the AC@Ti-F GDE electro-peroxone system is constructed to strengthen the oxidation efficiency of traditional electro-peroxone system and provide a new idea for subsequent electroperoxone technology of ibuprofen degradation.The results show that the relative content of HO•in the microporous titanium-foam air diffusion electrode(Ti-F GDE)is increased by 155.7%compared with the traditional electrode(Ti-F GDE),and the relative content of HO•in the AC@Ti-F GDE system is further increased by 35.4%compared with the Ti-F GDE system after the activated carbon is added.It is attributed to the enhanced H_(2)O_(2)accumulation within the AC@Ti-F GDE system.By adjusting the dosage and particle size of activated carbon,the optimal dosage and particle size of activated carbon for AC@Ti-F GDE electro-peroxone system are 0.8 mg/cm^(3)and 850μm,respectively.The AC@Ti-F GDE electro-peroxone system is applied to the treatment of ibuprofen.The mechanism of degradation mineralization is deduced according to the changes of small and medium molecular acids and liquid mass spectrometry.
作者 刘思蓓 梅竣乔 谢谨裕 刘轶君 邓凤霞 邱珊 LIU Si-Bei;MEI Jun-Qiao;XIE Jin-Yu;LIU Yi-Jun;DENG Feng-Xia;QIU Shan(School of Environment,Harbin Institute of Technology,Harbin 150000,China;Chengdu Drainage Co.,Ltd,Chengdu 610023,China)
出处 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期279-296,共18页 Chinese Journal of Applied Chemistry
基金 国家自然科学基金(Nos.52070056,52000052) 城市水资源与环境国家重点实验室(哈尔滨工业大学,Nos.2021TS26,2023TS17) 污泥安全处置与资源化回收国家工程研究中心(No.2021B005) 教育部“春晖计划”合作科研项目(No.202200482)资助。
关键词 电过臭氧技术 空气扩散电极 H_(2)O_(2) 布洛芬 颗粒活性炭 Electro-peroxone Air diffusion electrode H_(2)O_(2) Ibuprofen Granular activated carbon
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参考文献13

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