电增强碳纳米管活性炭纤维吸附PFOA、PFOS的研究

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1、硕士学位论文电增强碳纳米管／活性炭纤维吸附PFOA＼PFOS的研究ElectrochemicalAssistantAdsorptionofPFOAandPFOSonCarbonNanotubesandActivatedCarbonFibers学21018121大连理工大学DalianUniversityofTechnology㈣㈣㈥㈣硼一Y2415850大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申

2、请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：也叠蛰型整篮搂丛幽臣盥盟!塑：型盟作者签名：丝墼盔璺日期：—尘型一年—』月—[日大连理工大学硕士学位论文摘要碳纳米管(CNTs)和活性炭纤维(ACFs)是新型的碳纳米材料，具有大的比表面积，高导电率和化学稳定性好等特点，这些特点使其在电吸附领域很有潜力。以碳纳米管和活性炭纤维作为电极，采用电吸附技术去除水中全氟化物(PFCs)的研究报道较少，尤其是连续流模式下的实验研究还没有展开。本研究中，制作电吸附装置，以M

3、WNTs和ACFs纤维作为吸附剂电极，以全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)两种典型的PFCs为吸附质，考察优化连续流模式下电增强吸附PFOA和PFOS的性能。预期为日后以碳纳米材料做电极的电吸附技术在水处理方面的扩大化应用，提供实验依据和装置设计参考。围绕以上目标，开展以下几方面的工作。(1)采用电泳法制备多壁碳纳米管(MWNTs)电极，控制电压160V时，能在Ti片两面都沉积上致密均匀的MWNTs。该电极吸附电位窗口达至lJ+1．5V。负载MWNTs膜，Ti片的电子传输阻力由9．0Q降为1．9Q。(2)设计制作以MWNTs为电极的电吸附装置。在连续流模式

4、下，考察外加电压、进水浓度、水力停留时间、电极间距、电解质浓度等条件对电增强MWNTs吸附PFOA、PFOS的影响，优化实验条件。结果表明，在外加1V电压时，对PFOA和PFOS的最高去除效率可以达到90％，吸附总量分别为开路电压吸附时的4．9倍(PFOA)和4．2倍(PFOS)。本研究的优化操作条件为：外加电压lV，进水浓度50pg／L，水力停留时间30min，电极间距6him，电解质浓度1mmol／L。由以上条件得到的最高去除率分别为～89％(PFOA)和-90％(PFOS)，被吸附总量分别为-134p-g(PFOA)和-t57P．g(PFOS)。相比于其他操作条

5、件相同的开路吸附结果：～26Mg(PFOA)和～36gg(PFOS)，加电明显增强了吸附剂吸附的性能。此外，多壁碳纳米管电极通过重复实验展现了良好的可重用性。(3)对ACFs进行预处理，ACFs电极的零电荷点为6．4，在一1．5～1．5V电压范围内同样具有稳定的电化学性质。设计改装以ACFs为电极的电增强吸附装置，在连续流模式下考察外加电压、pH等条件对电增强ACFs吸附PFOA、PFOS的影响。结果表明，外加1V电压时，PFOA和PFOS的被吸附总量分别为开路电压情况下的2．2倍和2．7倍，溶液的pH值对电增强吸附PFOA有一定影响。本论文采用电增强MWNTs和AC

6、Fs吸附技术，在连续流模式下实现PFOA和PFOS的有效去除，促进了以碳纳米材料为吸附剂的电吸附技术在难降解污水处理领域的发展，为电吸附装置的设计提供了参考。关键词：碳纳米管；活性炭纤维；电增强吸附；全氟辛酸；全氟辛烷磺酸电增强碳纳米簪／活性炭纤维吸附PFOA、PFOS的研究ElectrochemicalAssistantAdsorptionofPFOAandPFOSonCarbonNanotubesandActivatedCarbonFibersAbstractBothofcarbonnanotubes(CNTs)andactivatedcarbonfibers(A

7、CFs)arenewtypeofcarbonnanomaterialswithlargespecificsurfacearea，hi曲conductivityandgoodchemicalstability，etc，whichmakethemhavepromisingpotentialinthefieldofelectrosorption．However，theirapplicationaSelectrodesinelectrosorptionfortheremovalofperfluorocompounds(PFCs)islessreported；