基于固態(tài)氧化劑的新型類Fenton降解染料廢水研究.pdf

1、印染廢水來源廣泛、毒性高、COD含量高，對水體和人體造成嚴重傷害。高級氧化技術因能產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基(·OH)而被用于有機廢水的氧化降解中。Fenton技術作為高級氧化技術中的一種，主要成分為Fe2+和H2O2，其優(yōu)點是反應條件溫和、設備及操作簡單、處理費用相對較低、適用范圍較廣，其缺點是最適pH范圍窄，僅為2～4。為了提高Fenton反應在較寬pH范圍中的適用性，目前已有關于改進Fenton法中催化劑的研究，使用負載型、鐵礦型、

2、修飾型、非鐵活性位型催化劑代替Fe2+。這些催化劑雖然可以有效拓寬Fenton反應的pH值，但是大多數(shù)的制備方法復雜。為此，本文使用了制備方法簡單且能拓寬Fenton反應pH的過碳酸鈉(SPC)和碳酸根插層的層狀復合金屬氫氧化物(LDHs)負載型雙氧水(LDHs-H2O2)用作氧化劑，構(gòu)建了一種新型的類Fenton體系，用于氧化降解亞甲基藍(MB)。取得的創(chuàng)新性成果與結(jié)論如下:
　　(1)使用改良的低溫結(jié)晶法制備了過碳酸鈉，并用以

3、構(gòu)建Fe2+/SPC類Fenton體系。以亞甲基藍為目標污染物，以濃度為衡量指標，考察pH值、硫酸亞鐵用量、過碳酸鈉用量、溫度、亞甲基藍濃度對Fe2+/SPC體系降解亞甲基藍的影響。結(jié)果表明，使用Fe2+/SPC體系降解亞甲基藍時可以將pH范圍拓寬至2～10，亞甲基藍的去除率能達到97％以上;最佳SPC投加量和硫酸亞鐵投加量分別為0.30g·L-1和0.75g·L-1，此時亞甲基藍的去除率能達到99.6％，礦化率為64％;Fe2+/SP

4、C體系受溫度影響較小;亞甲基藍濃度的降低可以提高其去除率。
　　(2)通過對Fe2+/SPC體系中產(chǎn)生的起主要作用的活性物質(zhì)種類及其濃度的檢測、總鐵離子與亞鐵離子濃度的測定以及考察在不同pH條件下體系中pH的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在Fe2+/SPC體系中，起主要作用的活性物質(zhì)是羥基自由基，反應機制主要為羥基自由基的均相Fenton反應;該體系中pH的拓寬機制為:Fe2+消耗溶液中的OH-及反應過程中產(chǎn)生的酸性中間產(chǎn)物使溶液的pH值降低，C

5、O32-/HCO3-的緩沖作用使pH維持恒定，在這三者的協(xié)同作用下將溶液的pH值降低至2～5，以此達到拓寬pH范圍的目的。
　　(3)通過考察亞甲基藍Fe2+/SPC體系中降解的反應速率常數(shù)和活化能，發(fā)現(xiàn)亞甲基藍在Fe2+/SPC體系中的降解符合擬二級反應動力學模型，反應速率常數(shù)為64.50×10-3L·(mol·s)-1，反應活化能為16.6kJ·mol-1。
　　(4)以碳酸根插層的層狀復合金屬氫氧化物與H2O2為原料采

6、用改良低溫結(jié)晶法制備LDHs-H2O2，并構(gòu)建Fe2+/LDHs-H2O2體系用于降解亞甲基藍?？疾炝藀H值、硫酸亞鐵用量、LDHs-H2O2用量、溫度對Fe2+/LDHs-H2O2體系的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該體系能將反應的初始pH拓寬至2～10，亞甲基藍在該體系中能高效降解，10min后，降解效率幾乎都能達到100％;pH的拓寬機制是Fe2+的沉淀、酸性中間產(chǎn)物和LDHs的表面堿性使pH值呈先下降后上升趨勢;LDHs-H2O2和硫酸亞鐵的最

7、適投加量分別為0.50g·L-1和0.15g·L-1，此時亞甲基藍的去除率可以達到100％，礦化率為75.67％;溫度對該體系影響甚微。
　　(5)通過確定體系中的反應構(gòu)成及體系中活性物質(zhì)的種類及變化規(guī)律，并且測定體系中總鐵與亞鐵的濃度，以明確Fe2+/LDHs-H2O2體系中的反應機理。結(jié)果表明該體系的反應機制是產(chǎn)生羥基自由基的非均相類Fenton反應。
　　(6)對亞甲基藍在Fe2+/LDHs-H2O2體系中降解的反應速

8、率常數(shù)和活化能做了考察，發(fā)現(xiàn)亞甲基藍在Fe2+/LDHs-H2O2體系中前5min的降解符合擬二級反應動力學方程，在最佳反應條件下反應速率常數(shù)為8.28×10-3L·(mol·s)-1;通過計算可得該體系反應活化能為87.40kJ·mol-1。
　　(7)使用類Fenton反應結(jié)束后過濾出的LDHs與H2O2合成LDHs-H2O2，并用于構(gòu)建新的Fe2+/LDHs-H2O2體系降解亞甲基藍，結(jié)果表明，亞甲基藍的去除率可以達到75％