等離子改性CNT-TiO2電極去除水中苯酚的研究.pdf

1、本研究采用涂覆法制備CNT/TiO2復(fù)合電極，并利用電感耦合空氣等離子體對(duì)制備的復(fù)合電極進(jìn)行射頻放電改性處理，處理后電極標(biāo)記為P-CNT/TiO2。分別對(duì)兩種電極的制備進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明：制備CNT/TiO2復(fù)合電極的過程中TiO2的最佳比例為10％；等離子體改性復(fù)合電極的最佳時(shí)間為3min。
　　采用掃描電鏡（SEM）對(duì)電極的表面形貌進(jìn)行觀察，采用X射線光電子能譜（XPS）對(duì)電極表面成分進(jìn)行分析，采用接觸角測(cè)試對(duì)電極的親水性能

2、進(jìn)行表征，采用循環(huán)伏安測(cè)試（CV）對(duì)電極的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)量，采用電吸附試驗(yàn)對(duì)電極去除苯酚的能力進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相比CNT電極，添加TiO2后的復(fù)合電極表面孔隙增加，碳納米管上均勻附著了大量白色顆粒物TiO2，接觸角由90±0.6°降低至50±0.8°，電極親水性增強(qiáng)，測(cè)試比電容值提高了38%，電極電化學(xué)性能得以改善，其對(duì)苯酚的吸附量提高了32%；進(jìn)一步研究表明：經(jīng)等離子體改性后的P-CNT/TiO2電極具有更大的孔隙結(jié)構(gòu)，電極

3、表面TiO2的負(fù)載量增加且引入了大量含氧官能團(tuán)，電極親水性和電化學(xué)特性進(jìn)一步改善，測(cè)試接觸角由50±0.6°降低至20±0.8°，電極比電容值提高54%，對(duì)苯酚的吸附量增加45%。
　　對(duì)電吸附裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，分別研究了電壓、電極間距、水流流速、電極對(duì)數(shù)等條件對(duì)苯酚去除的影響。結(jié)果表明：電極對(duì)苯酚的吸附量隨電壓的增加而增加，電極間距和水流流速分別為3mm和4mL/min時(shí)吸附量最大，電極對(duì)數(shù)增加，苯酚溶液的去除率增大，但

4、吸附量減小。
　　研究了水質(zhì)條件對(duì)電極吸附去除苯酚的影響，結(jié)果表明：電極對(duì)苯酚的吸附量隨苯酚溶液的進(jìn)水濃度增加而增加；電解質(zhì)含量低時(shí)能促進(jìn)苯酚的電吸附，含量高時(shí)有抑制作用，本試驗(yàn)Na2SO4的最佳濃度為0.05mol/L；溫度增加電極對(duì)苯酚吸附量降低。
　　分別采用吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線研究了CNT/TiO2電極和P-CNT/TiO2電極對(duì)苯酚的吸附機(jī)理，結(jié)果顯示，兩種電極對(duì)苯酚的吸附過程均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和Langmuir

5、等溫吸附模型，吸附過程以電吸附為主，伴隨著物理吸附，吸附形式主要為單分子層吸附。
　　采用電脫附分別對(duì)CNT/TiO2和P-CNT/TiO2電極的再生效果進(jìn)行了研究，首次再生后CNT/TiO2和P-CNT/TiO2電極的再生率分別為72.68%和75.81%，且6次循環(huán)后再生率仍保持穩(wěn)定，說明兩種電極均有很好的重復(fù)利用性。這一方面有利于苯酚的回收利用，實(shí)現(xiàn)廢水資源化；另一方面有利于重復(fù)利用電極材料，降低水處理成本。故制備CNT/T