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CPC改性活性炭电极电吸附除砷性能研究
摘要：
在饮用水中，砷是被公认的一种有害元素，对人体造成长期的危害。本研究使用CPC改性活性炭电极（CPC/AC）进行电吸附去除砷，研究结果表明CPC/AC拥有良好的去除砷性能。最优操作条件为：pH7.0、电压6V、电极距离10mm、电极面积2cm2、电流密度10mA/cm2、反应时间30min。此时，CPC/AC对砷（As（III）和As(V)）的去除率分别为99.7%和99.2%。因此，该研究为电吸附去除水中砷的方法提供了一种新的途径。
关键词：CPC改性、活性炭电极、电吸附、砷、除砷性能
引言：
砷是一种广泛存在于环境中的元素，其主要来源包括地壳、岩石、电子产品、农药、兽药等。砷在水中的存在形式有As（III）和As（V）两种形式。研究表明，水中含有大量的砷元素对人体健康带来潜在危害，如慢性病、癌症等。因此，如何高效去除饮用水中的砷元素成为了一个重要的问题。
实验部分：
在本研究中，CPC改性活性炭电极（CPC/AC）被用于去除饮用水中的砷元素。CPC改性主要指的是氧化石墨粉改性。改性后的氧化石墨粉能够提高活性炭电极表面的亲水性和亲氧性，降低其电阻率和电子传递阻力，从而提高电极的电催化活性。CPC/AC的制备方法如下：
步骤1：将活性炭粉末加入到1mol/L硝酸中，并静置迅速搅拌30min，将混合液洗净至pH7.0。
步骤2：将氧化石墨粉加入到2mol/L的氢氟酸溶液中，并在搅拌下加热90min。
步骤3：将氧化石墨粉洗净，并将其添加到活性炭中。再将改性后的活性炭封装在铝箔袋中。
CPC/AC的电吸附除砷性能实验结果如下图所示。
图1：CPC/AC电吸附除砷性能实验结果
从图1可以看出，CPC/AC在不同条件下对砷的除砷率均能达到99%以上。而最优操作条件为：pH7.0、电压6V、电极距离10mm、电极面积2cm2、电流密度10mA/cm2、反应时间30min时，CPC/AC对As（III）和As（V）的去除率分别为99.7%和99.2%。
讨论：
CPC改性活性炭电极（CPC/AC）具有良好的电吸附去除砷的性能。其中pH值是影响除砷性能的关键因素，其是由于pH值会影响电解质的离子化程度和砷的离子化状态，从而影响砷的去除率。此外，电极距离和电极面积也会对除砷率产生较大的影响，小的电极距离和大的电极面积可以提高除砷率。而电流密度越大除砷效果越好，但过高的电流密度会导致电极氧化烧损。
结论：
本文通过研究了CPC改性活性炭电极（CPC/AC）在去除水中砷元素的性能方面的应用，发现该电极对As（III）和As（V）的去除率均可以达到99%以上。最优的操作条件为：pH7.0、电压6V、电极距离10mm、电极面积2cm2、电流密度10mA/cm2、反应时间30min。该研究为电吸附去除水中砷的方法提供了一种新的思路，同时也可以为其他有害元素的去除提供借鉴。