新型催化劑對印染廢水中典型染料的吸附降解性能研究.pdf

1、印染廢水成分復雜且難生物降解，其又具有致畸、致癌、致突變等特點，對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、反應迅速等特點，已成為最具應用前景的難降解有機廢水處理技術。但由于均相芬頓反應具有反應pH值范圍窄、易產(chǎn)生鐵泥、過氧化氫消耗量大等缺點，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。
　　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，同時實現(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體系對羅丹明B的催化降解性能最高。以羅丹明B的降解率為考察指標，考察了Fe2+濃度、草酸濃度、浸漬時間、煅燒溫度、煅燒時間等對所制備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、浸漬時間4h、煅燒溫度900℃、煅燒時間2h。該條件下制備的LMC對羅丹明B的降解率在15min內(nèi)達到了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LMC表面形貌及物相組成進行了表征分析，結果表明：煅燒溫度和煅燒時間對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、染料濃度等對羅丹明B催化降解的影響，結果表明：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準要求（Fe離子含量≤2mg/L），這說明LMC具有良好的重復使用性能和化學穩(wěn)定性。
　　最后初步探索了羅丹明B的降解機理，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，在實際工業(yè)應用過程中