過(guò)氧化氫催化新材料的制備及其催化處理內(nèi)分泌干擾物雙酚A.pdf

1、內(nèi)分泌干擾物,主要是指對(duì)人和動(dòng)物體內(nèi)正常激素功能產(chǎn)生影響,干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)、從而破壞生物體和人類的正常代謝、分泌以及生殖等功能的外源性化學(xué)物質(zhì)。而雙酚 A(BPA)作為一類具有明顯生殖激素效應(yīng)的內(nèi)分泌干擾物,因其產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛以及環(huán)境毒性大等特點(diǎn),成為近年來(lái)的研究重點(diǎn)。高級(jí)氧化技術(shù)所具有的綠色高效的優(yōu)勢(shì),在處理難降解有機(jī)物上充分體現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)此作過(guò)相關(guān)報(bào)道,并將其應(yīng)用于處理各類難降解的工業(yè)有機(jī)廢水。
　　本課題以類 Fen

2、ton反應(yīng)的理論為基礎(chǔ),以催化活性和穩(wěn)定性為評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了固體強(qiáng)酸、載鐵活性炭(Fe/AC)兩類過(guò)氧化氫催化新材料的制備工藝、催化性能,并對(duì)性能較優(yōu)的Fe/AC材料進(jìn)行了DTA、XRD以及FT-IR表征。采用性能優(yōu)良的Fe/AC材料,開(kāi)展了催化過(guò)氧化氫降解 BPA的工藝研究,并探討了其催化過(guò)氧化氫降解BPA的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。主要結(jié)論如下:
　　1、通過(guò)沉淀-浸漬-煅燒的方法,制備出了固體強(qiáng)酸材料:SO42-/TiO2(ST)、Gd3

3、+-SO42-/TiO2(GST)、SO42-/TiO2-Al2O3(STA)、Gd3+-SO42-/TiO2-Al2O3(GSTA)。制備過(guò)程中發(fā)現(xiàn),固體強(qiáng)酸材料的催化活性和穩(wěn)定性主要與煅燒溫度、Gd3+摻雜摩爾百分?jǐn)?shù)、Ti4+/Al3+的摩爾比有關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較,GST的性能較優(yōu),其較優(yōu)制備工藝為:煅燒溫度為450℃;Gd3+的最佳摻雜摩爾百分?jǐn)?shù)1％(Gd3+與Ti4+的摩爾比)。金屬離子Gd3+、Al3+的摻雜,一定程度上影響著固

4、體酸的性能。通過(guò)解吸實(shí)驗(yàn)證明,固體強(qiáng)酸催化過(guò)氧化氫降解甲基橙的反應(yīng),吸附作用并不是甲基橙溶液濃度下降的主要因素,類Fenton氧化降解起主要作用。
　　2、通過(guò)酸化改性、浸漬吸附和煅燒的方法,制備出了負(fù)載Fe3+的AC材料。在制備過(guò)程中研究了負(fù)載Fe3+的AC材料(Fe/AC材料)的制備工藝,考察了Fe來(lái)源、載Fe3+量、煅燒溫度等因素對(duì)其催化活性和穩(wěn)定性的影響。得到其較優(yōu)的制備條件:由Fe(NO3)3提供Fe3+、AC載Fe3+

5、量為44.05 mg/g、煅燒溫度為200℃。
　　3、Fe/AC催化過(guò)氧化氫對(duì) BPA的去除率,顯著高于單獨(dú)使用Fe/AC或 AC對(duì)BPA的去除率。連續(xù)重復(fù)使用Fe/AC材料8次,60 min內(nèi)催化過(guò)氧化氫對(duì)BPA的去除率維持在30%左右,證明Fe/AC具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
　　4、對(duì)Fe/AC催化材料進(jìn)行了表征,DTA測(cè)試結(jié)果表明:AC材料經(jīng)過(guò)載Fe3+后對(duì)本身的熱穩(wěn)定性沒(méi)有明顯影響;XRD對(duì)AC和Fe/AC的表征表明,在

6、煅燒溫度為105~400℃范圍內(nèi)制備的Fe/AC材料在2θ為24.1°和35.6°值時(shí)均只出現(xiàn)了較弱的Fe2O3晶體(赤鐵礦)的特征峰,說(shuō)明Fe3+并不是以結(jié)晶形式的Fe2O3大量存在于AC表面,而是可能與AC表面的含氧基團(tuán)形成了其它結(jié)合形式;IR分析表明:HNO3對(duì)AC的表面酸化處理能有效增加AC材料表面含氧基團(tuán)的數(shù)量,有利于AC表面形成酸性環(huán)境,載Fe3+對(duì)其表面含氧基團(tuán)種類沒(méi)有明顯影響。
　　5、通過(guò)對(duì)Fe/AC材料催化過(guò)氧

7、化氫降解BPA的工藝研究,得出其最佳工藝參數(shù)為:反應(yīng)時(shí)間60 min、反應(yīng)溫度20℃、pH的范圍為4.0≤pH≤8.0、Fe/AC材料用量為3 g/L、過(guò)氧化氫用量為2 mL/L、Fe3+/H2O2摩爾比≥0.012。在此工藝條件下,Fe/AC材料催化過(guò)氧化氫降解50 mg/L BPA的降解率接近100%。Fe/AC+H2O2與單獨(dú)的Fe/AC或AC體系相比,對(duì)BPA有更好的去除率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合表明,Fe/AC材料催化過(guò)氧化氫降解