微生物合成Bio-Pd/Fe3O4催化Fe(0)、FeSO4还原罗丹明B降解研究

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随着工业化的不断进步,染料废水已经对环境造成了极其严重的危害,罗丹明B(RhB)是一种典型的氧杂蒽碱性染料。近年来,对含RhB成分废水的处理问题显得格外突出,目前降解RhB的主要方法有:超声波化学法、Fenton试剂法、光催化等,但利用还原的方法却还很少见。本文利用Shewanella oneidensis菌、Pd(II)和磁性纳米Fe3O4合成生物纳米催化剂Bio-Pd/Fe3O4,并以零价铁Fe(0)和硫酸亚铁(FeSO4)分别作为还原剂,催化还原RhB。通过研究体系pH值、Bio-Pd/Fe3O4浓度、RhB的初始浓度、Fe(0)及FeSO4投加量等因素对RhB去除过程的影响,探索出新的降解RhB的方法。当Fe(0)作还原剂时,催化还原RhB实验结果如下:Bio-Pd/Fe3O4具有很强的催化作用;RhB的最终去除率受到体系pH值、Bio-Pd/Fe3O4的浓度、RhB初始浓度和Fe(0)投加量的影响;单因素实验中RhB最大去除率为92.43%;正交实验的最佳反应条件为:RhB初始浓度为8mg/L,催化剂Bio-Pd/Fe3O4浓度为300mg/L,pH=3,Fe(0)的投加量为40mg。各因素影响大小次序依次为:Bio-Pd/Fe3O4浓度>RhB初始浓度>Fe(0)投加量>体系pH值,最佳反应条件下达到了高去除率的同时也可减少还原剂用量;在不同pH值、不同Bio-Pd/Fe3O4浓度、不同Fe(0)投加量的情况下,RhB的降解过程均为一级反应;速率常数K值最大出现在:pH=3;Bio-Pd/Fe3O4浓度=300mg/L;Fe(0)投加量为50mg。当FeSO4作还原剂时,催化还原RhB实验结果如下:Bio-Pd/Fe3O4同样具有很强的催化作用;体系pH值、Bio-Pd/Fe3O4的浓度、RhB初始浓度和FeSO4投加量都会影响RhB的最终去除率;单因素实验中RhB最大去除率为85.88%;正交实验的最佳反应条件为:RhB初始浓度为12mg/L,催化剂Bio-Pd/Fe3O4浓度为300mg/L,pH=6,FeSO4投加量是40mg。各因素影响大小次序依次为:FeSO4投加量>RhB的初始浓度>体系pH值>Bio-Pd/Fe3O4浓度;在最佳反应条件下,120min后RhB的去除率为81.44%,接近单因素实验出现的最高去除率;在不同因素影响下,RhB的降解过程均为一级反应;在pH值和Bio-Pd/Fe3O4浓度不断增大的过程中,反应常数K总体表现均为先升后降;在FeSO4投加量不断增大时,反应常数K总体表现为先逐渐增大后稳定不变。
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