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改性碳毡电极构建杂化膜电容去离子去除阴离子型染料的性能及机理
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作者 谷佳蓉 陈瑞程 +4 位作者 杨晨旭 马俊俊 牛建瑞 李耘科 刘春 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4292-4302,共11页
根据染料不过膜的特点,构建了新型杂化半膜膜电容去离子(MCDI)装置,首次利用MCDI对阴离子型染料进行去除.将铁氧化物以不同铁碳质量比掺杂在碳毡(CF)中制备复合电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等... 根据染料不过膜的特点,构建了新型杂化半膜膜电容去离子(MCDI)装置,首次利用MCDI对阴离子型染料进行去除.将铁氧化物以不同铁碳质量比掺杂在碳毡(CF)中制备复合电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等多重手段表征电极材料的形貌、结构和化学组成等,表明铁氧化物的成功掺杂.并根据循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)证明铁氧化物掺杂比例为25%的改性材料CF-Fe(25%)具有最优的电化学性能.对比CFs对阴离子型染料刚果红(congo red,CR)的去除效果,并探究电压、染料浓度和pH等参数对CR去除性能的影响,验证最佳条件下对其他阴离子型染料的去除效果.结合自由基捕获实验阐述MCDI对阴离子型染料的降解机理.得到在1.2 V电压,流速3 mL·min^(−1)下,pH 7的进水环境中,对100 mg·L^(−1)的CR、新胭脂红染料(new carmine,NC)和日落黄染料(sunset yellow FCF,SY FCF)在15 min内分别达到66.3%、61.6%和60.7%的去除率,且酸性环境有利于染料的去除.新型杂化半膜MCDI装置可直接将离子型染料富集,后经阳极产生的高活性自由基(·OH)氧化降解、去除,铁氧化物的掺杂可增加电极反应活性位点,利于染料的吸附,并促进·OH的生成.·OH是降解染料的主要作用力.该方法去除效率高,同时避免了膜污染,为MCDI去除阴离子型染料方面提供科学依据. 展开更多
关键词 杂化膜电容去离子 复合电极材料 碳毡 铁氧化物 阴离子型染料.
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