新型催化劑對(duì)印染廢水中典型染料的吸附降解性能研究.pdf

1、印染廢水成分復(fù)雜且難生物降解，其又具有致畸、致癌、致突變等特點(diǎn)，對(duì)于印染廢水的處理一直是污水處理行業(yè)的難題。芬頓氧化因其氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)迅速等特點(diǎn)，已成為最具應(yīng)用前景的難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。但由于均相芬頓反應(yīng)具有反應(yīng)pH值范圍窄、易產(chǎn)生鐵泥、過氧化氫消耗量大等缺點(diǎn)，制備一種低成本、高效的非均相芬頓催化劑成為了近年來的研究熱點(diǎn)。
　　本論文選取來源廣泛、成本低廉的造紙工業(yè)廢棄物—堿木質(zhì)素為原料，通過先將木質(zhì)素浸漬負(fù)載鐵源再高溫煅燒

2、制備出木質(zhì)素基磁性炭材料(LMC)，可作為非均相芬頓催化劑用于印染廢水催化降解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素資源的高值化利用。
　　首先采用浸漬—煅燒法制備出LMC。通過構(gòu)建不同的羅丹明B降解體系發(fā)現(xiàn)：由LMC與H2O2組成的非均相芬頓氧化反應(yīng)體系對(duì)羅丹明B的催化降解性能最高。以羅丹明B的降解率為考察指標(biāo)，考察了Fe2+濃度、草酸濃度、浸漬時(shí)間、煅燒溫度、煅燒時(shí)間等對(duì)所制備LMC催化活性的影響，確定了LMC催化劑較優(yōu)制備條件。制備的適宜條件為

3、：Fe2+濃度107mmol/L、草酸濃度321mmol/L、浸漬時(shí)間4h、煅燒溫度900℃、煅燒時(shí)間2h。該條件下制備的LMC對(duì)羅丹明B的降解率在15min內(nèi)達(dá)到了100％。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)對(duì)LMC表面形貌及物相組成進(jìn)行了表征分析，結(jié)果表明：煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)LMC催化活性影響最大；LMC微孔材料中存在多種鐵氧化物，如FeO、Fe2O3、Fe3O4和FeOOH等。

4、>　　其次考察了LMC為非均相芬頓催化劑與H2O2配合使用對(duì)羅丹明B模擬染料廢水的催化降解性能，探索了pH值、LMC投加量、H2O2濃度、染料濃度等對(duì)羅丹明B催化降解的影響，結(jié)果表明：模擬印染廢水的適宜降解條件為pH值3.0、催化劑濃度1g/L、過氧化氫濃度8.56mmol/L、羅丹明B溶液初始濃度100mg/L。在此條件下反應(yīng)15min羅丹明B的降解率接近100%。經(jīng)5次循環(huán)利用中，LMC催化劑對(duì)羅丹明B的催化降解活性略有下降，但仍維

5、持較高水平的降解率，且催化降解后水溶液中的溶出鐵離子濃度低于歐盟廢水排放標(biāo)準(zhǔn)要求（Fe離子含量≤2mg/L），這說明LMC具有良好的重復(fù)使用性能和化學(xué)穩(wěn)定性。
　　最后初步探索了羅丹明B的降解機(jī)理，發(fā)現(xiàn)：H2O2與LMC表面鐵氧化物接觸并生成羥基自由基；羅丹明B分子被羥基自由基破壞，降解生成小分子有機(jī)物或被完全礦化為CO2和H2O。此外，通過核算LMC原料成本和過程成本，LMC催化劑的制備成本為7787元/噸，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用過程中