多相催化劑催化強化電化學反應(yīng)降解染料廢水的研究.pdf

1、染料廢水成分復(fù)雜、有機物濃度高，在自然環(huán)境以及生物體內(nèi)呈現(xiàn)長期殘留性和高毒性等特點，致使廢水的可生化性較差，不能被常規(guī)水處理技術(shù)有效處理。電化學法在溫和條件下即可將有機污染物降解脫色、礦化為無害物質(zhì)，具有廣闊發(fā)展前景。然而傳統(tǒng)電化學反應(yīng)器效率低限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，本文旨在制備高效、綠色催化劑，強化電化學氧化，實現(xiàn)模擬廢水的高效、深度降解。
　　 本論文將多相催化技術(shù)引入到電化學反應(yīng)器中，構(gòu)建電-多相催化氧化體系，

2、考察催化劑強化電化學反應(yīng)降解酸性大紅3R模擬染料廢水的效果，通過正交實驗及單因素分析對體系影響參數(shù)進行優(yōu)化，探討了酸性大紅3R的降解歷程及機理，結(jié)論如下:
　　 制備了Fe2O3/γ-Al2O3、HPW/γ-Al2O3、(TMB)3PMo12/γ-Al2O3三種多相催化劑，并用UV、IR、XRD、SEM等手段對其進行表征分析，表明Fe2O3主要成分為α晶態(tài)，雜多酸陰離子保持Keggin結(jié)構(gòu)，活性成分均勻分布于載體表面，晶形明顯，

3、負載良好。
　　 1)類Fenton多相催化體系:槽電壓20V，pH值4，曝氣量0.24m3/h，極板間距3cm，色度去除率最高達到78.0％左右。色度降解近似符合一級動力學方程:Ln(C0/C)=0.0036t+1.16，R2=0.9885。體系發(fā)生Fenton反應(yīng)，F(xiàn)e3+催化H2O2產(chǎn)生·OH，徹底降解有機物。
　　 2)磷鎢酸雜多酸鹽多相催化體系:HPW/γ-Al2O3催化劑負載量5％，曝氣量0.04m3/h、p

4、H值3、板間距3cm、槽電壓25V，此時色度去除率最高，可達98.0％。體系色度降解方程為Ln(C0/C)=0.0576t+0.5048，R2=0.9917，近似符合一級動力學方程。該體系的降解機理主要基于多酸陰離子的強氧化性，自身發(fā)生多電子的還原，直接氧化有機物和中間產(chǎn)物徹底降解為H2O和CO2。
　　 3)雜多酸電荷轉(zhuǎn)移配合物多相催化體系:最優(yōu)條件為(TMB)3PMo12/γ-Al2O3催化劑負載量0.6％、填充量509、p

5、H值4、槽電壓15V、曝氣量0.14m3/h、極板間距3.0cm的條件下，脫色率達到79.7％。體系的色度降解近似符合一級動力學方程:Ln(C0/C)=0.0139t+0.8154，R2=0.9135。該體系降解有機物一方面依靠多酸陰離子的強氧化性;另一方面有機-無機配合體系中TMB形成全醌、半醌自由基或者二聚體(TMB)22+，發(fā)生兩步單電子氧化行為，氧化降解有機物。
　　 采用UV-vis及LC-MS對三個不同體系的降解途徑

6、及中間產(chǎn)物進行系統(tǒng)的分析鑒定。推測酸性大紅3R其可能的降解歷程:·OH進攻酸性大紅3R的偶氮雙鍵（-N=N-），生成對氨基萘磺酸和1-氨基-2-羥基-6，8-萘二磺酸，繼續(xù)發(fā)生一系列氧化、·OH親電加成、脫硫脫氮以及脫羧反應(yīng)，進而萘環(huán)開環(huán)氧化為羧酸，最終降解為小分子或礦化為CO2和H2O。證明三個體系降解歷程相似，降解中間產(chǎn)物類似。
　　 綜上，本研究開展的電-多相催化氧化體系具有良好的電催化氧化活性，能有效的去除模擬廢水中的色