摘要
亚甲基蓝（MB）等有机污染物具有难降解、生物毒性大的特点。过硫酸盐高级氧化技术与电化学高级氧化技术广泛的应用于处理废水中的有机污染物，但面临传质效率低、催化剂不易回收和分离等缺点。本研究针对上述问题构建了催化膜体系用于降解MB，系统研究了降解性能和降解机理。 针对过硫酸盐降解体系中粉末催化剂不易分离的问题，本研究构建了Co3O4-Bi2O3-Ti催化膜（CBO-Ti-M）用于活化过一硫酸盐（PMS）降解MB。对催化膜的表征分析发现CBO-Ti-M中主要成分是Co3O4-Bi2O3（CBO）催化剂。考察了PMS浓度和流量对处理MB效果的影响，最优条件可以使MB的降解效率达到98.7%。CBO-Ti-M/PMS体系对污染物去除效率在四次运行中保持稳定，并且观察到有限的金属浸出。研究了水体中的无机离子（Cl?、HCO3?）、腐殖酸（HA）以及在不同的水质条件下（自来水和湖水）对MB处理效果的影响。基于猝灭实验、电子自旋共振（ESR）和原位开路电位（OCP）测试揭示出单线态氧（1O2）和非自由基电子转移途径在反应中发挥主要作用，根据液质联用（HPLC-MS）提出了MB可能的降解途径。 相比过硫酸盐高级氧化过程，电化学氧化过程具有不需投加化学氧化剂、无硫酸根副产物生成等优点。本研究在钛膜上原位合成了Ti3+掺杂的TiO2电催化膜（BlueTiO2/Ti），表征分析表明其有较高的析氧电位（OEP），较大的氧化还原峰电流，较低的阻抗和更大的电化学活性表面积。考察了电流密度和流量对处理MB效果影响，在0.5mA/cm2和0.8mL/min条件下对MB的降解效率达到了99.5%。电催化膜在连续运行30h后，对MB的降解效率仍然能达到98.0%。研究了水体中的无机离子（Cl?、HCO3?）、HA和在天然水质条件下（自来水和湖水）对MB降解性能的影响。利用猝灭实验证明了体系中存在的?OH发挥了主要的氧化作用。根据HPLC-MS、气质联用（GC-MS）以及轨道权重Fukui函数理论计算提出了MB可能的降解路径。 本研究中构建的CBO-Ti-M和BlueTiO2/Ti两种催化膜通过连续流模式增加了传质效率，提高了对MB的降解效率。BlueTiO2/Ti电催化膜体系相对CBO-Ti-M/PMS体系而言具有高降解率，无需向水中添加PMS等化学药剂，无金属溶出等优点，但CBO-Ti-M/PMS体系不需施加电压，降低了能耗。
NETL