智能型聚合物包覆磁性納米Fe3O4催化降解含酚廢水研究.pdf

1、酚類化合物是一種重要的化工原料，但是含酚廢水嚴(yán)重的影響著人們的日常生活，危害人體健康，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。因此，對(duì)水中酚類化合物的治理已經(jīng)成為環(huán)境工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 納米Fe3O4應(yīng)用于環(huán)境污染物降解的研究已經(jīng)成為一個(gè)新的熱點(diǎn)，納米Fe3O4與普通Fe3O4相比，具有粒徑小，比表面積大，表面能大等特點(diǎn)。近年來一些研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4具有類似于過氧化物酶的特性，可用其取代二價(jià)鐵離子進(jìn)行Fenton反應(yīng)，不僅具有高催化活性，而

2、且能夠減少沉淀的生成。但是現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道中提到的納米Fe3O4的pH適用范圍較窄，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重影響了其在工業(yè)上的推廣應(yīng)用。基于此，有必要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，以期合成出pH值適用范圍廣的催化劑材料。
　　 本論文在中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目的資助下，對(duì)納米Fe3O4的制備方法進(jìn)行改進(jìn)，制備了pH適應(yīng)性范圍廣的納米磁性催化劑以及pH敏感性聚合物包覆納米Fe3O4，考察了其在類Fenton反應(yīng)的應(yīng)用，探討了催化氧化反應(yīng)的機(jī)理；

3、論文的主要研究?jī)?nèi)容為：
　　 1．用改進(jìn)的化學(xué)共沉淀法制備了pH適應(yīng)范圍廣的納米磁性Fe3O4，運(yùn)用透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線能譜(EDS)等測(cè)試手段對(duì)納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備出的納米顆粒為Fe3O4，平均粒徑為15nm，飽和磁化強(qiáng)度為57.41emu/g。
　　 2．用制備的高pH適應(yīng)性的納米磁性

4、Fe3O4(中性環(huán)境下，3h內(nèi)COD的去除率可達(dá)70％)應(yīng)用于苯酚的氧化降解，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，考察溶液初始pH、納米Fe3O4投加量、苯酚初始濃度、溫度等因素對(duì)反應(yīng)的影響。優(yōu)化類Fenton反應(yīng)的使用條件。通過對(duì)溶液的pH值以及鐵的溶出進(jìn)行測(cè)定，考察自由基的作用，推斷反應(yīng)機(jī)理。
　　 3．用接枝共聚法制備出pH敏感型聚合物包覆納米Fe3O4，其中聚合物為羧甲基纖維素鈉和丙烯酸的接枝共聚物(CMC-co-AA)。并將制備的納米材料

5、用于類Fenton反應(yīng)，考察單因素變化的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過包覆的納米Fe3O4的pH適用范圍和催化活性有所提高。對(duì)其進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)pH敏感型聚合物成功地包覆在納米Fe3O4上，與未包覆納米Fe3O4比，包覆型納米Fe3O4呈現(xiàn)了較好的分散狀態(tài)。在pH為2～12的范圍內(nèi)，聚合物呈現(xiàn)伸展?fàn)顟B(tài)，當(dāng)pH小于2或者大于12時(shí)，聚合物呈現(xiàn)收縮狀態(tài)。催化活性和pH適用范圍均有所提高，在pH為9的堿性環(huán)境下，120min內(nèi)對(duì)苯酚的轉(zhuǎn)化率接近100%，COD