张森崇1,2,吕继涛2,王森1 ,吕继磊3,王少龙4,王亚韡2,5
1. 西北大学城市与环境学院
2. 中国科学院生态环境研究中心,环境化学与生态毒理学国家重点实验室
3. 湖北碳六科技有限公司
4. 中国石油集团工程材料研究院有限公司
5. 国科大杭州高等研究院环境学院
ZHANG Senchong1,2,
LV Jitao2, WANG Sen1, LV Jilei3, WANG
Shaolong4,WANG Yawei2,5
摘要: 本研究采用微波等离子化学气相沉积技术以铌片作为基底制备了六种不同硼掺杂水平的掺硼金刚石(Nb/BDD)电极,探究了不同硼掺杂水平对Nb/BDD电极电化学性能及其氧化全氟辛酸(PFOA)的影响并将其应用于不同PFASs的电化学去除中。结果表明:随着硼掺杂水平的增加,Nb/BDD薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,电极表面的电子转移速率逐渐增加,但薄膜质量下降导致其脱落率增加。Na2SO4作为电解质,在30 mA?cm-2电流密度下,以Nb/BDD电极为阳极能够在120 min内使PFOA的降解率达到78.3%,矿化率在240 min内达到78.1%。在制备的六种不同掺硼水平Nb/BDD电极中,中低掺杂的Nb/BDD电极对PFOA具有更高降解和矿化能力,说明通过调控BDD的硼掺杂水平可实现PFAS的高效电化学去除。对降解产物的分析表明PFOA的电化学降解遵循碳链逐级去除的规律,其中阳极与污染物之间的直接电子转移是降解的关键起始步。通过对不同链长全氟磺酸(PFSA)和全氟羧酸(PFCA)的电化学降解发现,碳链长度与PFAS的降解率和矿化率呈反比,因此降解产生的短链产物是限制PFAS彻底矿化的主要原因。未来需要更加关注短链和超短链PFAS的高效去除,以满足通过电化学技术实现PFAS完全无害化处理的需求。
中图分类号:
TrendMD: