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碳气凝胶阴极用于电化学-臭氧体系去除布洛芬的机理试验研究

2021-06-15苗志全黄文璇王拓宋昀茜袁国兴吴凯程立坤赵纯

土木与环境工程学报 2021年4期
关键词:体系

苗志全,黄文璇,王拓,宋昀茜,袁国兴,吴凯,程立坤,赵纯

(1. 重庆大学 a. 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;b.三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 400044;2.宁波超纯智能科技有限公司,浙江 宁波 315100;3.上海齐羿电子科技有限公司,上海 200436)

布洛芬(IBP)作为一种镇痛类药物,被广泛用于治疗各种炎症性疾病。目前,全球每年产量已经超过千吨,并且这一数量正在逐年攀升。人类长期接触此种药物,会引起消化道感染并且削弱人体的免疫能力[1],同时,IBP进入自然水体也会造成水生动物遗传性和全身性损害,并影响脊椎动物和无脊椎动物的性类固醇激素[2]。近年来,在黄河、珠江、辽河及海河等流域中均检测出IBP[3]。因此,控制IBP对饮用水环境造成的威胁已刻不容缓,寻求一种高效、清洁、环境友好型的IBP去除方式已迫在眉睫。

臭氧(O3)作为一种高效清洁的氧化剂已被广泛应用于水处理领域,然而O3的直接氧化具有选择性,不能有效降解布洛芬(kO3=9.6 L/(mol·s))[4]和硝基苯(kO3=0.9 L/(mol·s)[5]等物质,但以羟基自由基(·OH)为主的O3间接氧化可以无选择性地氧化降解大多数有机物。因此,许多学者对以·OH为主的催化O3高级氧化技术展开了大量研究,例如,碳材料催化[6]、紫外光催化[7]、超声催化[8]和电催化[9]等。其中,电化学-臭氧技术因具有矿化效率高、反应速率快、无二次污染等优点,备受关注。该技术的阴极材料至关重要,目前主要有金属阴极[10]、活性炭纤维阴极[5]、PTFE阴极[9]、碳纳米管阴极[11]等。Wang等[9]研究了阴、阳极的材料种类对电化学-臭氧体系的影响,发现PTFE阴极对电化学氧化与臭氧氧化的协同效果显著大于不锈钢阴极。……

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