納米MFe2O4(M=Fe、Cu)-超支化物的制備及其在降解染料廢水中的應(yīng)用.pdf

1、印染廢水中高濃度難降解有機(jī)污染的去除是目前水處理領(lǐng)域的一項(xiàng)難題，均相Fenton體系由于其能快速產(chǎn)生高活性的羥基自由基(·OH)成為廢水處理比較常用的工藝，但均相Fenton體系適宜pH范圍過(guò)窄，且處理過(guò)程中金屬離子容易生成沉淀，形成鐵泥，造成二次污染，使得體系處理成本偏高。隨著Fenton氧化體系研究不斷深入，用納米鐵氧化物作為非均相Fenton體系催化劑催化雙氧水受到了廣泛的關(guān)注。但是納米鐵氧化物(Fe3O4)存在粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致

2、粒子粒徑變大，催化降解效率變低。為解決以上問(wèn)題，本課題采用超支化聚合物為模板，通過(guò)超支化物分子中含氮基團(tuán)上的孤對(duì)電子及C=C雙鍵上的π電子與金屬離子空軌道配位，實(shí)現(xiàn)定位吸附金屬離子，再共沉淀法原位生成納米MFe2O4(M=Fe，Cu)/超支化物，并應(yīng)用與染料廢水的降解。本論文主要研究了納米MFe2O4(M=Fe，Cu)/超支化物的制備工藝，重點(diǎn)分析了單因素對(duì)納米粒子粒徑的影響，最后研究了催化雙氧水降解染料廢水的工藝和催化降解性能。具體內(nèi)

3、容如下:
　　第一部分:改性超支化聚合物的合成表征及性能測(cè)試。以二乙烯三胺和丙烯酸甲酯為原料，通過(guò)縮聚反應(yīng)制備AB2型中間體，再經(jīng)自身縮聚合成超支化聚酰胺，并采用馬來(lái)酸酐改性，制備改性超支化聚酰胺，并應(yīng)用于納米Fe3O4的制備。采用紅外、核磁、紫外表征改性超支化聚酰胺結(jié)構(gòu)，比較分析改性和未改性超支化聚酰為模板制備納米Fe3O4的粒徑。紫外、核磁測(cè)試分析表明，改性超支化聚酰胺雙鍵數(shù)量明顯增多;較未改性超支聚酰胺相比，改性超支化聚酰胺

4、為模板制備的納米Fe3O4團(tuán)聚現(xiàn)象減輕，粒徑小，分布窄。研究表明:采用改性超支化聚酰胺制備納米Fe3O4能更有效減少納米粒子的團(tuán)聚。
　　第二部分:納米Fe3O4/超支化物（Fe3O4/HB）的制備及催化雙氧水降解染料廢水研究。采用改性超支化聚酰胺為模板制備納米Fe3O4/HB。研究鐵鹽比例、超支化物與氯化亞鐵質(zhì)量比、吸附配位時(shí)間和共沉淀反應(yīng)pH對(duì)納米Fe3O4粒徑的影響，優(yōu)化納米Fe3O4/HB的制備工藝條件，測(cè)定所得納米Fe3

5、O4的粒徑，并與無(wú)超支化物為模板制備的納米Fe3O4進(jìn)行比較;采用紅外、TEM、XRD、BET對(duì)納米Fe3O4結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;并對(duì)納米Fe3O4/HB催化降解性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:當(dāng)nFe2+=0.5 mmol、nFe2+∶nFe3+=1∶1.8、mHB∶mFeCl2=7.5∶1、配位時(shí)間為4h、反應(yīng)pH=9時(shí)，所得納米Fe3O4的粒徑為116.3 nm，較無(wú)模板制備的納米Fe3O4粒徑小，分散性好。納米Fe3O4/HB為非結(jié)晶物，具有

6、較大的比表面積，較小的孔徑結(jié)構(gòu);煅燒后納米Fe3O4/HB晶型表現(xiàn)為針尖石型，且結(jié)晶完整。納米Fe3O4/HB作為非均相Fenton催化劑催化雙氧水降解KN-G染料，在中性條件下，催化劑用量40 mg/L、30％H2O2濃度8％、活性染料KN-G初始濃度200 mg/L，30 min降解率可達(dá)85％，60 min降解率可以達(dá)到96.6％，與無(wú)超支化物為模板制備的納米Fe3O4催化效果相比，催化效果明顯提高;與Fe3O4/HB煅燒后相比，

7、30 min降解率相差僅10％，60 min可達(dá)相近效果。研究表明:超支化聚酰胺為模板制備納米Fe3O4能有效減少納米Fe3O4團(tuán)聚，減小粒徑，并提高納米粒子的催化性能。煅燒可使晶型更完整，進(jìn)一步提高催化降解效果，但煅燒使得制備工序繁雜，成本增加。
　　第三部分:納米CuFe2O4/超支化物(CuFe2O4/HB)的制備及催化雙氧水降解染料廢水研究。采用改性超支化聚酰胺為模板制備納米CuFe2O4/超支化物，并將其應(yīng)用于染料廢水降

8、解。研究超支化聚酰胺與硫酸銅質(zhì)量比、吸附配位時(shí)間和共沉淀反應(yīng)pH對(duì)納米CuFe2O4粒徑的影響，優(yōu)化納米CuFe2O4/HB的制備工藝條件。采用紅外、TEM、XRD和BET對(duì)納米CuFe2O4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。研究降解過(guò)程pH、溫度、催化劑用量、雙氧水用量、染料初始濃度對(duì)納米CuFe2O4/HB催化雙氧水降解活性KN-G降解率的影響，并研究其降解穩(wěn)定性。結(jié)果表明:當(dāng)mHB∶mCuSO4=6.25∶1、吸附配位時(shí)間為4h、反應(yīng)pH=9時(shí)，所

9、得納米CuFe2O4的粒徑為162.4nm，納米CuFe2O4/HB為非結(jié)晶物，具有較大的比表面積，較小的孔徑結(jié)構(gòu);將其作為催化劑催化雙氧水降解活性KN-G，在50℃中性條件下，納米CuFe2O4/HB用量40 mg/L、30％H2O2用量8％、活性染料KN-G初始濃度200 mg/L，30 min降解率達(dá)到98％;無(wú)超支化物為模板制備的納米CuFe2O430 min降解率僅為40％。相比于無(wú)超支化物為模板制備的納米CuFe2O4和納米