磁性納米Fe3O4類Fenton催化劑的制備及對(duì)孔雀石綠廢水降解的研究.pdf

1、成染料被廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、造紙以及食品等工藝，而染料廢水的排放量大、有機(jī)污染物濃度高、色度深、不易降解，嚴(yán)重威脅水體環(huán)境和人體健康。磁性納米Fe3O4是一種易于制備和改性、比表面積大、外磁場(chǎng)下可回收再利用的新型類 Fenton催化劑，在染料廢水處理領(lǐng)域前景廣闊。近年來，將離子液體作為反應(yīng)溶劑，成為無機(jī)納米材料制備領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　本文選取尿素-氯化膽堿離子液體作為反應(yīng)溶劑，采用共沉淀法制備出了具有較高催化活性的磁性納米Fe

2、3O4；探討了不同反應(yīng)條件對(duì)Fe3O4催化H2O2降解孔雀石綠的影響，并對(duì)反應(yīng)進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)分析；在固定反應(yīng)條件前提下，探討了幾種常見離子對(duì)該催化降解反應(yīng)的影響，為該體系在染料廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。
　　在磁性納米 Fe3O4的制備中，本文合成了尿素-氯化鋅、甘油-氯化膽堿、尿素-氯化膽堿、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸鹽([EMIM][HSO4])以及1-丁基-3-甲基咪唑硫酸鹽([BMIM][HSO4])5種不同的離

3、子液體，以FeCl3.6H2O和FeCl2.4H2O作為鐵源、KOH作為堿源，考察了它們?cè)诓煌x子液體當(dāng)中的溶解度，選取尿素-氯化膽堿離子液體作為反應(yīng)溶劑；探討了不同摩爾比的Fe2+與Fe3+對(duì)Fe3O4產(chǎn)率的影響，確定 Fe2+與 Fe3+的最佳摩爾配比為1:1.5；對(duì)所制備出的Fe3O4分別進(jìn)行XRD、TEM、VSM以及鐵含量的分析，結(jié)果表明：采用離子熱共沉淀法可制備出平均粒徑約為16.7 nm、飽和磁強(qiáng)度為68.3 emu/g、鐵

4、含量約為71.51％，且形貌良好、分布較均勻的Fe3O4顆粒。
　　在研究不同反應(yīng)條件對(duì)Fe3O4催化降解孔雀石綠的影響中，通過控制變量法，分別探討了孔雀石綠初始濃度、反應(yīng)液初始pH、催化劑Fe3O4的加入量、H2O2濃度以及反應(yīng)溫度對(duì)降解反應(yīng)的影響，對(duì)反應(yīng)后孔雀石綠溶液的TOC進(jìn)行了測(cè)定，并初步探討了降解反應(yīng)的機(jī)理，結(jié)果表明：在孔雀石綠初始濃度為10 mg/L、初始pH值為4、催化劑加入量為1 g/L、過氧化氫濃度為0.06 m

5、ol/L、反應(yīng)溫度為25 oC的條件下，反應(yīng)30 min后，孔雀石綠的脫色率可達(dá)到97.94%、反應(yīng)的活化能為14.05 kJ/mol、礦化程度為63.75%；H2O2分解所產(chǎn)生的羥基自由基在催化降解反應(yīng)中起到了重要作用；且各反應(yīng)均與一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)相符。
　　在研究水體中常見離子對(duì)催化降解反應(yīng)的影響中，選取了五種常見離子（SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+和腐植酸），分別探討了不同濃度離子對(duì)Fe3O4催化H2O2降解孔雀石綠的