鐵基非晶在苯酚廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、含酚廢水成分復(fù)雜、濃度較高、可生化性差，直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。其中苯酚不僅是用來(lái)合成復(fù)雜酚類化合物的原料及大分子芳香烴類有機(jī)物降解的中間產(chǎn)物，并且是所有酚類化合物中污染最嚴(yán)重的物質(zhì)，所以在本文中選擇模擬苯酚廢水作為研究對(duì)象。Fenton法是研究最多的一種處理難降解有機(jī)物的高級(jí)氧化工藝，與其他處理技術(shù)相比具有操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)高效，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。本文利用鐵基非晶作為非均相Fenton反應(yīng)的催化劑，研究其在催化氧化降解苯酚過(guò)程中的應(yīng)

2、用。
　　 利用高效液相色譜分析法比較了相同反應(yīng)條件下傳統(tǒng)均相Fenton反應(yīng)以及用零價(jià)鐵作為催化劑的非均相Fenton反應(yīng)對(duì)苯酚的處理效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，非晶Fe78Si9B13合金比可溶性鐵鹽及零價(jià)鐵具有較高的催化活性。經(jīng)過(guò)相同的反應(yīng)條件之后，鐵基非晶合金可以將苯酚完全的降解成為無(wú)害的CO2及H2O小分子，而其他兩種催化劑只能完全降解其中一部分苯酚，剩余的苯酚轉(zhuǎn)化成為苯二酚以及苯醌等毒性更大的中間產(chǎn)物。
　　 以10

3、00mg/L模擬苯酚廢水為研究對(duì)象，通過(guò)改變反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑加入量、雙氧水濃度以及溶液初始pH值等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以得到非晶Fe78Si9B13合金催化氧化降解苯酚時(shí)的最優(yōu)反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)反應(yīng)溫度為60℃，催化劑及雙氧水濃度分別為6g/L及0.31mol/L，溶液初始pH值為2.5時(shí)反應(yīng)10min之后，苯酚的完全降解效率達(dá)到99％以上。在上述實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)初始苯酚溶液的濃度從50mg/L升高到2000mg/L時(shí)，苯酚的完全降

4、解效率依然接近100％，這說(shuō)明該方法幾乎適合于處理所有工廠排放的含酚廢水。非晶Fe78Si9B13合金在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具有良好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用8次之后仍然具有極好的催化效果。
　　 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明鐵基非晶催化氧化降解苯酚的反應(yīng)過(guò)程為雙氧水被吸附到非晶表面，與非晶相互作用產(chǎn)生羥基自由基，然后羥基自由基進(jìn)攻苯環(huán)上電子云密度較大的臨對(duì)位形成鄰苯二酚以及對(duì)苯二酚，接著苯二酚被進(jìn)一步的氧化成為苯醌，苯環(huán)打開(kāi)形成有機(jī)酸，最后被氧化成為CO2跟H

5、2O。根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果得知，鐵基非晶催化氧化降解苯酚的過(guò)程為一級(jí)反應(yīng)。
　　 利用X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)分析了Cu跟Nb元素的添加對(duì)非晶結(jié)構(gòu)及性能方面的影響。研究發(fā)現(xiàn)耐腐蝕元素以及高熔點(diǎn)元素Nb、Cu的加入提高了非晶的熱穩(wěn)定性能，增強(qiáng)了非晶表面氧化膜與非晶之間的連接，降低了非晶的催化活性。通過(guò)對(duì)比Fe78Si9B13、Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶合金及其經(jīng)