水热法制备铁酸锌和铁酸锌锰及微波照射去除水中有机污染物中应用的研究

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近来,微波(MW)催化氧化技术在治理水环境污染的研究越来越多。微波诱导催化反应中,微波主要是先与催化剂发生作用,随后被激活的催化剂再催化相应反应的进行。最近微波诱导催化反应中大多数用的“敏化剂”为活性炭。铁酸盐是一种磁性材料有较好的吸波性能,但是应用在微波催化氧化中的研究较少。铁酸盐的吸波性能可以通过它的粒径、组成等来调整,关于制备方法与制备工艺条件对其微波催化性能的研究到目前还未见报道。本纹采用传统水热法以及微波水热法等不同方法制备了不同的锌锰铁酸盐,并且应用于MW催化去除有机污染物的研究。采用传统水热法制备了Fe: Zn=2.5:1,2:1和1.5:1的铁酸锌纳米晶体,并将制备的铁酸锌作为催化剂应用到水溶液中双酚A(BPA)的微波催化氧化降解中。制备过程中探讨了铁-锌比例,前躯体pH,FeCl3.6H2O浓度,水热时间和水热温度对铁酸锌催化活性的影响。同时比较了Fe: Zn=2.5:1,2:1和1.5:1的三种铁酸锌结合微波降解双酚A的降解效果。对总体积25mL,浓度10mg/L的BPA,铁酸锌催化剂加入量为4.0g/L,微波功率为750W,微波照射5.0min时,Fe:Zn=2.5:1,2:1和1.5:1三种铁锌比例的铁酸锌结合微波照射降解双酚A的降解率分别52.4,58.7和64.3%。适当加大投加量,如10g/L时同样的微波照射时间三种铁酸锌结合微波降解双酚A的降解率可达到57.7%,66.3%和73.4%。由此可见Fe:Zn=1.5:1的铁酸锌微波催化活性是三种铁酸锌中最好的。铁-锌比例,前躯体pH,FeCl3.6H2O浓度,水热时间和水热温度、微波照射时间、初始浓度、催化剂加入量和微波功率等影响因素,对双酚A废水处理效果有一定的影响。采用微波水热法制备了Mn-Zn铁酸盐,在其结合微波照射下能更快速降解酸性红B。对总体积25mL,浓度25mg/L的酸性红B,MnFe2O4,Mn0.2Zn0.8Fe2O4和ZnFe2O4的投加量为2g/L,微波功率为750W,微波照射3.0min时,去除率分别为5.87%,30.21%和76.67%。对三种铁酸盐重复使用,MnFe2O4,Mn0.2Zn0.8Fe2O4利于重复使用,ZnFe2O4不利于重复使用。但是MnFe2O4去除率最低。前驱体pH值,微波水热反应压力,微波水热反应时间,重复利用次数等都对Mn1-xZnxFe2O4晶体的形成与催化活性有一定的影响。综上所述,通过对MnFe2O4,Mn0.2Zn0.8Fe2O4和ZnFe2O4的性能比较,Mn0.2Zn0.8Fe2O4的吸附性能,磁性,降解效果,回收利用等综合品质最好。是具有研究前景的吸波材料。水热法可以制备出具有催化活性较好的铁酸盐。制备的铁酸盐结合微波催化去除有机污染物的技术具有降解速度快、效率高,反应时间短,成本低,无二次污染等优点,适合于水中有机污染物的处理。
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