含鐵粘土礦物光催化降解染料與還原重金屬鉻的研究.pdf

1、六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))具有高毒性、高致癌性，并且在環(huán)境中易于遷移，近年來(lái)受到了人們的廣泛關(guān)注。將Cr(Ⅵ)還原為低毒的Cr(Ⅲ)是重金屬鉻污染治理的關(guān)鍵步驟。染料是印染廢水中主要污染物之一。染料廢水排放量大、難生物降解且具有高毒性，一直是工業(yè)廢水處理的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)光照射下(λ＞420nm)，蒙脫土K10(MK10)懸浮液可以同時(shí)催化Cr(Ⅵ)還原和陽(yáng)離子型染料氧化。染料孔雀綠(MG)和羅丹明B(RhB)受激發(fā)后失去電子，電子

2、還原粘土中鐵物種（氧化鐵，結(jié)構(gòu)鐵和交換型層間鐵）生成了Fe(Ⅱ)，進(jìn)而催化還原Cr(Ⅵ)。這三種類型的鐵物種在催化轉(zhuǎn)化MG和Cr(Ⅵ)時(shí)，表現(xiàn)的催化活性并不相同，順序依次是Fe3+-MMT＞MK10＞C-MK10。溶液中的溶解氧對(duì)粘土光催化還原Cr(Ⅵ)沒(méi)有顯著影響，但是對(duì)染料的氧化脫色具有重要的影響。蒙脫土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、在自然界中分布廣泛，其在光催化反應(yīng)中被重復(fù)利用多次后仍然保持良好的催化活性，因此在未來(lái)廢水中染料和重金屬協(xié)同無(wú)害化處理上

3、具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　傳統(tǒng)的光Fenton反應(yīng)通常需要在酸性pH的環(huán)境下才能進(jìn)行，催化劑中鐵負(fù)載量低且易于溶出，利用的光源是紫外光，這些都限制了光Fenton氧化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。本研究中利用水熱法合成了一種新型光Fenton催化劑-綠脫土(NAU)，由染料光敏化作用驅(qū)動(dòng)粘土中結(jié)構(gòu)Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的氧化還原循環(huán)，進(jìn)而與H2O2發(fā)生Fenton反應(yīng)生成了·OH氧化降解有機(jī)物。通過(guò)X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、傅里

4、葉紅外光譜(FTIR)、比表面積(BET)、熱重(TG)和光電子能譜(XPS)分析等方法對(duì)合成的粘土礦物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形態(tài)的表征分析。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在可見(jiàn)光照射下(λ＞420nm)，由合成綠脫土(NAU)、染料（羅丹明B）和雙氧水(H2O2)組成的光敏化Fenton反應(yīng)體系在較寬的pH(3.0-8.0)范圍內(nèi)，仍然表現(xiàn)出非常好的降解效果。這就說(shuō)明合成粘土礦物NAU具有極好的催化活性。實(shí)驗(yàn)中合成的富鐵粘土礦物含鐵量高(24.4wt％)