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电镀废水中全氟辛烷磺酸的电化学破坏:AESF研究项目#R-120,第6季度报告

该NASF-AESF基金会研究项目专注于一种电化学的、破坏性的处理策略,用于电镀废水中相关PFASs的修复,使用一种具有成本效益的反应电化学膜(REM)去除PFASs。本第六季度的工作重点是使用管状Magnéli相亚氧化钛(Ti4O7)反应电化学膜(REM)对多氟和全氟烷基物质(PFAS)进行电化学氧化。
# pollutioncontrol# nasf

布莱恩·卓别林
化学工程系
伊利诺伊大学芝加哥分校
芝加哥,伊利诺斯州,美国

编者按:本NASF-AESF基金会研究项目报告涵盖伊利诺伊大学芝加哥分校项目工作的第六季度(2021年7月至9月)。可通过单击获得该报告的可打印PDF版本在这里

总结

上个季度的工作重点是使用管状Magnéli相钛亚氧化物(Ti .)对多氟和全氟烷基物质(PFAS)进行电化学氧化4O7活性电化学膜(REM)。氧化实验是在合成溶液中进行的,使用全循环模式的横流装置。合成溶液的制备方法是将全氟辛烷磺酸(PFOS)加入具有代表性的工业电镀废水离子强度的背景电解质中(, 240 mM NaClO4).在3.0 V恒电位下进行电化学氧化作为渗透通量的函数。结果表明,在低渗透通量下可以实现很小的去除,但在高通量条件下,在不到2分钟的电解时间内可以实现约60%的全氟辛烷磺酸去除。采用反应性输运数学模型研究了在给定电极上快速眼动反应活性对溶液体积比的影响。人们发现,就全氟辛烷磺酸的去除而言,高通量总是优于低通量条件。模拟还表明,进一步改善破坏全氟辛烷磺酸的反应动力学,在低通量条件下对去除的影响很小,但在高通量条件下会显著增加整体去除的影响。因此,未来的工作重点是提高全氟辛烷磺酸和其他全氟辛烷磺酸的电催化活性。

电化学氧化实验

电化学氧化实验的操作条件如表1所示,结果如图1所示。全氟辛烷磺酸氧化实验是在渗透液和饲料溶液100%回收的情况下进行的。施加的阳极电位为3.0 V渗透通量(J)分别为60和1800 L m-2人力资源-1(LMH)进行了测试。结果表明,可以忽略的全氟辛烷磺酸被去除在60 LMH,而大约60%被去除在1800 LMH。这些结果归因于相对于高通量条件,在低通量条件下处理的少量溶液体积。

表1- PFAS氧化实验操作参数。

图1-全氟辛烷磺酸氧化在3.0 V渗透通量(J)为60和1800 L m-2人力资源-1(LMH)。












进一步探索J卵圆孔未闭上去除的影响,数学被动运输模型被用来估计不同反应条件下除卵圆孔未闭J = 60和800 LMH(图2)。结果表明,模拟在J = 800 LMH总是导致更多总比模拟J = 60 LMH,卵圆孔未闭删除即使在J = 60时,单道排出量总是更高(> 90%)。结果还表明,将全氟辛烷磺酸氧化速率常数从0.3 min提高到5.0 min-1在J = 60 LMH的条件下,没有显著增加循环饲料槽中全氟辛烷磺酸的总去除率,因为在所有测试条件下,转化率已经很高。然而,当J = 1800 LMH时,全氟辛烷磺酸的去除率显著增加,单次去除率从16%增加到95%,增加速率常数为0.3 ~ 5.0 min-1,分别。因此,未来的工作将集中于评估快速眼动特性,以提高PFAS的反应速度。

图2-全氟辛烷磺酸氧化的反应性转运模型,作为J和反应速率常数(k)的函数。

关于作者

布莱恩·卓别林博士他是伊利诺伊大学芝加哥分校化学工程系的副教授。他在明尼苏达大学(University of Minnesota)获得土木工程学士学位(1999年)和土木工程硕士学位(2003年),在伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)获得环境工程博士学位(2007年)。


布莱恩·卓别林博士,副教授
化学工程系
伊利诺伊大学芝加哥分校
221化工大厦
克林顿街810号
芝加哥,60607
办公室:(312)996 - 0288
手机:(217)369 - 5529
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