改性石墨毡电极微流控流通式电类芬顿系统同步去除Cr(VI)与有机染料的协同降解机制研究

《Scientific Reports》：Engineered three-phase interfaces in porous electrodes for efficient in-situ H2O2 generation and synchronous removal of co-contaminants

　　

摘要

有毒六价铬 [Cr(VI)] 和合成有机染料在印染废水中共存是一个普遍存在的问题，但同时去除这些共污染物仍然是一个巨大的挑战。在流通式系统中，通过实现活性位点的高效产生和利用，将氧电催化还原为过氧化氢 (H₂O₂) 作为还原剂，是 Cr(VI) 还原解毒的一种有前景的策略。本文开发了一种结合改性石墨毡 (GF) 电极的微流控流通式电类芬顿系统，通过原位产生 H₂O₂ 实现 Cr(VI) 和甲基橙 (MO) 的同时降解。与单污染物系统相比，这种协同去除系统促进了 Cr(VI) 和 MO 的降解（在流速为 2.5 mL/min、初始 pH 为 2 和电流密度为 10.19 mA/cm² 的条件下，Cr(VI) 还原率达到 99.9%，同时 MO 去除效率达到 95%）。模拟研究表明，流通系统中可及活性位点数量的增加及其诱导的纳米尺度对流，加速了 PTFE-电极-溶液处的纳米尺度界面传质。此外，活性物种监测和量子化学计算被用于探索共存污染物降解的协同机制和详细路径。本工作证明了同时转化重金属和有机染料的可行性，对去除复杂废水中的多种污染物具有巨大前景。