吸附-电催化氧化降解气态氯

第3卷第8期环境工程学报Vol.3,No.82009年8月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringAug.2009吸附2电催化氧化降解气态氯苯魏静杨骥3(上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240)摘要采用高接触面积微孔曝气的方式,以吸附性多孔导电材料活性炭纤维(ACF)为电极,吸附2电催化氧化两步联动降解气态氯苯,实现了在电解质水溶液中对高浓度非水溶性气态挥发性有机废气的有效处理。正交实验和单因素分析实验结合,确立最佳实验条件并着重考虑pH值、鼓气速率、电解电压、电解质浓度等因素对去除率的影响。在最佳实验条件下,气相中氯苯去除率达到7413%(20℃)和7219%(10℃)关键词电化学氯苯活性炭纤维羟基自由基(·OH)中图分类号X701文献标识码A文章编号167329108(2009)0821465204Degradationofgaseouschlorobenzenebyadsorption2electro2catalyticoxidationmethodsWeiJingYangJi(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)AbstractHighconcentrationgaseouschlorobenzenewassuccessfullyremovedbyadsorption2eletrochemicaloxidationinaqueousenvironmentinwhichactivatedcarbonfiberelectrodesandmicro2aerationwereemployedtorealizethetreatment.Optimalexperimentalparametersweredeterminedbyorthogonalandsinglefactoreffecttest,andeffectsofpH,aerationrate,voltageandelectrolyteconcentrationontheexperimentalresultswerecon2sidered.Undertheoptimalconditions,gaseouschlorobenzeneremovalwas7413%(20℃)and7219%(10℃).Keywordselectrochemistry;chlorobenzene;activatedcarbonfiber(ACF);hydroxylradical基金项目:国家自然科学基金资助项目(20507014);教育部归国留学基金;上海市自然科学基金(05ZR14071);教育部新世纪优秀人才(2006)资助项目收稿日期:2008-10-15;修订日期:2008-12-12作者简介:魏静(1984～),女,硕士研究生,主要从事电化学方向的研究。E2mail:weijing369@sjtu.edu.cn3通讯联系人,E2mail:yangji@sjtu.edu.cnVOCs(挥发性有机污染物)对环境、动植物的生长及人类健康造成了极大的危害,越来越受到重视。常见含VOCs废气的处理方法包括燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法、生物法、臭氧分解法,还有一些正在开发研究的方法如:光催化氧化法和微波催化氧化法和脉冲电晕放电法等[1,2]。电化学技术因其处理效率高、操作简便、易于实现自动化和环境兼容性好等优点而普遍受到重视。但是传统的电化学方法技术无法直接用于有机废气电解氧化处理,主要原因是气态电极反应效率低。针对传统电化学处理技术不足,本研究拟在电解质溶液体系中、利用高接触面积微孔曝气的方式、以吸附性导电多孔材料活性炭纤维(ACF)为电极、利用吸附2电催化氧化降解气态氯苯,实现了在电解质溶液体系中,对非水溶性气态VOCs的有效降解。ACF比表面积大、吸附性能强、耐酸碱腐蚀、导电性能好、电化学特性稳定。ACF做阴极时,具有较高的析氢超电位、与氧气接触面积大,能催化氧气生成H2O2,ACF表面含有大量的酸性或碱性基团[3],使H2O2在其表面分解释放原子态氧或生成·OH,电化学氧化有机物。1实验部分实验装置(图1)由电化学反应器(圆柱体,底面直径为126mm,高150mm,加入电解质溶液约800mm3)、直流稳压电源、鼓气系统、气体洗瓶(纯液态氯苯)和尾气吸收瓶组成。电化学反应器以Fe片(直径为100mm)为阳极,以吸附性多孔导电材料ACF毡片(直径为100mm)为阴极,分别用铜丝与电源正负极相连。通过玻璃转子流量计控制电磁式空压机气体流速,稳定连续的吹脱洗瓶内氯苯,挥发出来的氯苯气环境工程学报第3卷体随