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全氟辛酸(Perfluoroheptanecarboxylic acid:PFOA)是含有C-F长链的含氟化合物,是一种持久性有机污染物,近年来其去除技术成为科学领域研究的热点。水体中PFOA浓度较低(在ng/L或μg/L水平),但用于其去除研究的浓度通常高于50mg/L。本文利用一种新材料－碳纳米管海绵,在实验室实现了低浓度PFOA去除。论文研究了碳纳米管海绵吸附和电化学氧化PFOA的行为,研究结论将为实际水体中PFOA的去除提供依据。 论文利用UPLC-MS-MS建立了水中PFOA分析检测方法,确定了本研究实验配水中PFOA的浓度。用酸化方法对碳纳米管海绵做了改性,采用扫描电子显微(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、接触角分析、BET比表面分析仪、循环伏安法(CV)等手段研究了酸化改性对碳纳米管海绵性能的影响。使用较少量的纳米管海绵(0.01g)作为吸附剂,研究了改性碳纳米管海绵对PFOA的吸附行为。并以石墨电极为参照研究了改性碳纳米管海绵电氧化去除PFOA的效果和机理。结果表明,酸化后的碳纳米管海绵中单根碳纳米管变短、松散,比表面积和孔径稍微变大,表面增加-COOH基团,由疏水性海绵变为亲水性,电催化活性变强。碳纳米管海绵对浓度为100μg/L的PFOA在10min左右几乎达到吸附平衡,去除率为70％左右,30min达到吸附平衡的去除率为75％。碳纳米管海绵对PFOA的吸附过程非常符合二级动力学过程(R2=0.999),吸附过程采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型对其吸附过程进行拟合,其相关系数R2分别为0.962和0.991,说明此吸附过程更加符合Freundlich等温吸附模型,并且其吸附过程有多重作用因素。改性碳纳米管海绵电极电化学氧化PFOA的最佳电压为3.5V。对于低浓度(100μg/L)PFOA,改性碳纳米管海绵电极对其去除率为90％,而石墨电极去除率不到10％。碳纳米管海绵电极具有很强的电催化活性,对PFOA的吸附富集作用使其可高效电氧化去除水中低浓度PFOA。碳纳米管海绵电极电化学氧化水中PFOA的反应为CF2解压周期反应,以每次去除掉一个CF2为其中一个反应过程。基于碳纳米管海绵的电催化氧化技术将为实际水体中低浓度PFOA的去除提供一条新途径。