非均相Fenton體系處理水中染料的研究.pdf

1、本文采用動態(tài)吸附法篩選載體樹脂制備非均相Fenton體系催化劑，通過考察不同反應條件對催化劑制備的影響，確定了動態(tài)吸附法制備非均相Fenton體系催化劑的最佳反應條件。采用動態(tài)試驗方法對3種模擬染料廢水進行動態(tài)脫色研究，通過考察不同反應條件對模擬染料廢水脫色率的影響，確定了最佳動態(tài)脫色反應實驗條件。通過對非均相Fenton體系動態(tài)降解染料廢水的動力學研究，考察了不同反應條件下制備的催化劑體系對反應速率的影響，確定了動力學反應速率常數(shù)ka

2、p和染料降解率模型Xmod。最后，在非均相Fenton體系對模擬染料廢水動態(tài)脫色反應機理研究和最佳反應條件摸索的基礎上，在連續(xù)反應器中對實際染料廢水進行動態(tài)脫色研究。
　　 實驗選擇型號為D072、D061、D101和環(huán)氧樹脂001×7的4種樹脂作為載體，考察不同樹脂對Fe2+的吸附量和所制各的非均相Fenton體系催化劑對模擬染料廢水活性紅KE-3B的脫色效果結(jié)果表明，樹脂D072對Fe2+吸附量達到113.6mg·g-1，以

3、D072為載體的非均相Fenton體系催化劑靜態(tài)法降解活性紅染料溶液KE-3B脫色率高達97.10％，均優(yōu)越于其它3種樹脂，確定選用大孔強酸性陽離子交換樹脂D072作為非均相Fenton體系催化劑的載體。
　　 通過單因素實驗考察了載體D072在不同F(xiàn)e2+溶液pH值、Fe2+溶液濃度、Fe2+溶液流速和吸附時間等條件下對Fe2+吸附量，確定動態(tài)吸附法制備以樹脂D072為載體的非均相Fenton體系催化劑的最佳實驗條件為pH值為

4、4、Fe2+溶液濃度為2000mg·L-1、Fe2+溶液流速15mL·min-1和反應時間為40min。此反應條件下樹脂D072對Fe2+最大吸附量為113.6mg·g-1(干)。樹脂D072動態(tài)吸附Fe2+制備非均相Fenton體系催化劑反應符合Thomas動態(tài)吸附模型，其指數(shù)模型為Ce/C0=1/(1+exp(7.55×10-2/Q(113.6×m-C0Veff)).
　　 采用非均相Fenton體系動態(tài)法對3種模擬染料廢水

5、活性紅KE-3B、活性黃KE-4R和活性藍KN-R進行脫色研究，通過單因素實驗考察不同反應條件對模擬染料廢水脫色率的影響，確定最佳脫色反應條件為pH值為4、H2O2投加濃度為800mg·L-1、催化劑投加量為20g、反應溫度為60℃和反應停留時間9min。此反應條件下非均相Fenton體系動態(tài)降解3種模擬染料廢水活性紅KE-3B、活性黃KE-4R和活性藍KN-R的脫色率分別達到95.01%、93.86%和97.74%。
　　 傅

6、立葉紅外光譜和EDX能譜分析結(jié)果表明，樹脂D072主要由C、O和S元素組成，不含有Fe元素，催化劑中的Fe元素是由樹脂D072結(jié)構中的磺酸基與Fe2+發(fā)生絡合反應形成活性中心而引入的。XRD晶相分析表明，F(xiàn)e2+是以離子形態(tài)存在于催化劑載體樹脂D072當中，沒有發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。采用XPS對實驗前后催化劑的組成元素進行能譜分析表明，催化劑中的Fe2+參加催化反應，電子活化能降低2eV。SEM對催化劑進行的表面形貌分析表明，動態(tài)實驗方法制備的

7、非均相Fenton體系催化劑和脫色實驗后的催化劑表面形貌光滑無裂痕，與原樹脂表面形貌相近。可以得出：使用動態(tài)法進行實驗，能減小對催化劑的機械損壞，充分保護催化劑的機械強度，提高催化劑的使用壽命。
　　 在不同染料溶液濃度、染料溶液溫度、染料溶液pH值、H2O2投加濃度和催化劑投加量等條件下對非均相Fenton體系動態(tài)降解模擬染料廢水活性紅KE-3B動力學實驗研究結(jié)果表明，非均相Fenton體系動態(tài)降解模擬染料廢水活性紅KE-3B

8、的動力學模型符合擬一級反應動力學，反應速率常數(shù)表達式為kap=1.43×10-2C-0.95dye.oC0.58H2O2M0.61catexp(48600/RT)，染料降解模型方程Xmod=∞∫o[(1-e(-kapt)(1/τ)exp(-t/τ)]dt。在最佳反應條件：pH值為4、H2O2投加濃度為800mg·L-1、催化劑投加量為20g、反應溫度為60℃和反應停留時間9min時，脫色反應速率常數(shù)為0.0037S-1，反應活化能為48