介质阻挡放电结合TiO2/活性碳纤维降解咖啡因

介质阻挡放电结合TiO₂/活性碳纤维降解咖啡因

作者

王文静王飞鸽冯景伟胡真虎
单位

合肥工业大学土木与水利工程学院
摘要

实验研究了在大气压力和室温条件下,利用介质阻挡放电（DBD）等离子体技术结合二氧化钛/活性碳纤维催化剂（TiO2/ACFs）去除水溶液中的咖啡因。采用溶胶-凝胶法制备得到了TiO2/ACFs复合催化剂,扫描电镜（SEM）表征显示,二氧化钛在活性碳纤维表面均匀分布。研究表明,当咖啡因的初始浓度为10 mg L-1时,相比较与单独DBD等离子体系,在输入功率40-90 W的范围内,复合催化剂的加入使咖啡因的的去除率提高了12-34%,能量效率提高0.06-0.11 g·k W-1·h-1,矿化率提高7-14%。自由基淬灭实验证明氧气和羟基自由基在咖啡因的降解过程中起到主要作用。产物分析表明咖啡因在等离子体协同TiO2/活性炭纤维复合体系下的降解途径主要为嘌呤环上的羟基化和开环反应。
关键词

介质阻挡放电等离子体二氧化钛活性碳纤维咖啡因
基金项目(Foundation)

国家水污染控制重大专项(2012ZX07103-001-003)；国家自然科学基金(51208163)；