【摘 要】
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双酚A(BPA)是一种典型的环境内分泌干扰物,来源广泛,对人体和环境的危害大。BPA具有较强的疏水性和难生物降解性,导致传统处理方法很难对其有效降解。基于过硫酸盐的高级氧化技术因氧化能力强、反应条件温和,对水体中的大多数难降解有机污染物降解效果好而受到广泛关注。本文在CuO/海泡石复合粒子电极制备的基础上,以BPA为目标污染物,考察了CuO/海泡石复合粒子电极电活化过硫酸钠(PS)对BPA的降解效
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双酚A(BPA)是一种典型的环境内分泌干扰物,来源广泛,对人体和环境的危害大。BPA具有较强的疏水性和难生物降解性,导致传统处理方法很难对其有效降解。基于过硫酸盐的高级氧化技术因氧化能力强、反应条件温和,对水体中的大多数难降解有机污染物降解效果好而受到广泛关注。本文在CuO/海泡石复合粒子电极制备的基础上,以BPA为目标污染物,考察了CuO/海泡石复合粒子电极电活化过硫酸钠(PS)对BPA的降解效率及主要影响因素,探讨了CuO/海泡石复合粒子电极电活化过硫酸钠体系活化PS的机理。论文得出以下结论:(1)采用等体积水热法制备并优化了CuO/海泡石复合粒子电极的制备条件,得出最佳合成温度为130℃,最佳负载比例为20%。通过TGA、XRD、SEM、FT-IR、BET的分析结果表明:CuO呈纳米颗粒分散在海泡石表面,并在(-111)和(111)晶面有很强的衍射峰;在617 cm-1处出现了CuO的特征吸收峰,并且负载CuO后海泡石比表面积由154.290 m2/g减小到91.994 m2/g,海泡石平均孔径由18.545 nm减小到18.459 nm。上述表征结果表明CuO成功负载在海泡石表面及孔道中。(2)在BPA初始浓度为25 mg/L,PS用量为500 mg/L,初始pH为11,CuO/海泡石复合粒子电极投加量为2 g/L,初始电压为9 V条件下,CuO/海泡石复合粒子电极电活化PS体系对BPA有最优降解效率,反应30 min后BPA去除率为90.1%;CuO/海泡石复合粒子电极电活化PS体系对BPA的降解效率,明显高于CuO/海泡石活化PS及电活化PS体系,表明CuO/海泡石复合电极对促进电解过程和过硫酸盐活化过程具有协同效果;降解途径分析表明,BPA首先进行·OH加成反应,随后分解为环脂类物质并转变为链状酯,最后矿化成CO2和H2O。(3)与单纯海泡石相比,CuO/海泡石复合材料具有更高的开位电压、表面交换电流密度、腐蚀电位及更低的极化过电位,表明CuO/海泡石抗氧化能力及电化学催化活性要显著优于海泡石原矿,更易实现在电极表面进行的电催化氧化反应;添加PS将CuO/海泡石复合粒子电极的析氧电势从1.207 V增加到1.239 V,溶解氧生成速率从0.661mg L-11 min-1降低到0.493 mg L-11 min-1,表明添加PS增加了氧气析出电势,抑制了CuO/海泡石复合粒子电极电解水时的析氧副反应;自由基捕获结果表明,直接电子转移反应(DET)、非自由基氧化、硫酸根自由基(SO4·-)氧化、羟基自由基(·OH)氧化共同对CuO/海泡石复合粒子电极电活化PS体系降解BPA做出贡献,其中·OH和SO4·-为主要活性物种,其对BPA降解的贡献率分别58.2%和12.4%;CuO在体系中的主要作用为催化活化S2O82-促使其转化成SO4·-,加快活化反应进程,并且CuO/海泡石复合粒子电极经四次重复使用后,仍具有良好的催化活化性能。
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