基于蜡烛灰构建的电-Fenton体系中H_(2)O_(2)的生成与磺胺甲恶唑的降解

本文构建了基于蜡烛灰(CS)的电-Fenton体系,研究了体系中H_(2)O_(2)的原位生成和磺胺甲恶唑(SMX)的降解.研究发现,在蜡烛火焰中部收集得到的CS为40—50 nm的疏水性球状颗粒.经过热处理后,样品的比表面积由61.792 m^(2)·g^(-1)(CS)升高到67.098 m^(2)·g^(-1)(CS-200)、102.54 m^(2)·g^(-1)(CS-400)、322.85 m^(2)·g^(-1)(CS-600)和680.69 m^(2)·g^(-1)(CS-800),为氧气还原反应(ORR)提供了更多的反应活性位点.介孔体积由0.1463 cm^(3)·g^(-1)(CS)升高到0.1723 cm^(3)·g^(-1)(CS-200)、0.1740 cm^(3)·g^(-1)(CS-400)、0.2686 cm^(3)·g^(-1)(CS-600)、和0.3570 cm^(3)·g^(-1)(CS-800).除CS-200外,热处理增加了样品表面含氧官能团比例,显著提高了样品的亲水性.旋转圆盘电极(RDE)实验证明,CS,CS-200和CS-400表面ORR为2e-途径,而CS-600和CS-800表面氧气还原涉及4e-途径,并且与其他样品相比,CS-400显示出最高的2e-ORR催化活性,这与其表面存在较高比例的COOH基团(23.15%)和较大的介孔比例(50.39%)有关.在以CS-400空气阴极搭建的电-Fenton体系中,H_(2)O_(2)浓度在60 min内可以积累到1277 mg·L^(-1),产量可达5.11 mg·h^(-1)·cm^(-2).连续5次SMX降解实验中,60 min内SMX的降解率均保持在100%.因此,基于CS构建的电-Fenton体系显示出很高的SMX降解能力和运行稳定性,具有很大的实际应用价值.