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印染废水由于其成分复杂、难以生化降解等特点,二级生物处理已无法满足我国的排放要求,因此进行切实可行的深度处理已成为印染废水处理的必然选择。以传统芬顿反应为代表的高级氧化技术由于其药剂成本高、pH适用范围窄、铁泥量大以及重复利用率低等问题,使其在实际应用推广中存在阻碍。类芬顿氧化技术是基于传统芬顿氧化技术的基础发展而来的,目前对于类芬顿的研究大致可分为两种类型:(1)通过向体系中引入额外能量来激活H2O2;(2)开发在体系中能以固体形式存在的新型催化材料。与传统芬顿相比较,类芬顿体系普遍具有更宽的pH适用范围,采用固体铁基催化材料也可以有效改善铁泥和重复利用方面的问题。但在实际应用中类芬顿体系仍普遍存在Fe3+还原成Fe2+速度缓慢、催化反应效率低下等众多问题。本研究针对类芬顿体系中存在的问题,基于前期研究中开发获得的稀土催化复合材料RE-Fe3O4-CD,探讨有效促进Fe3+还原成Fe2+,提高类芬顿反应的催化效率的方法。提出改良方案:利用抗坏血酸(AA)作为稀土催化复合材料的活化剂,或者作为稀土催化类芬顿体系的促进剂。建立非均相类芬顿体系,以阳离子蓝X-GRL染料为目标污染物,探究AA与稀土元素的催化降解原理及协同作用机理。本文主要研究内容及结论如下:(1)以β-环糊精(β-CD)、四氧化三铁和稀土镧(La)或铈(Ce)为原材料,采用水热法,制备RE-Fe3O4-CD催化复合材料。利用抗坏血酸对两种稀土催化复合材料进行活化,获得AA-RE-Fe3O4-CD。利用SEM、TEM、XPS、FTIR对材料的形貌进行表征,并对材料的性能进行分析。由SEM和TEM测试可知,采用水热法制备的RE-Fe3O4-CD结构疏松、颗粒分散,经AA活化后材料整体结构变的紧凑;由FTIR测试结果可知,活化后AA也成功负载在材料表面;由XPS测试结果可知,材料经AA活化过后,AA-RE-Fe3O4-CD表面Fe2+和Ce3+含量均有所上升。(2)首先以未掺入稀土元素的复合材料Fe3O4-CD作为催化剂,研究了AA对类芬顿反应的促进效果,实验结果表明,AA的参与可使体系对染料的去除率从31.1%提高到73.0%。再以复合材料RE-Fe3O4-CD作为催化剂进行实验,探讨稀土元素在体系中的促进作用,对比AA的两种不同的利用方式:(1)在类芬顿反应过程中直接投加AA形成的AA/RE-Fe3O4-CD/H2O2体系;(2)在材料制备过程中,利用AA活化获得AA-RE-Fe3O4-CD催化复合材料,并进行类芬顿反应形成的AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系。通过实验对比发现,AA/La-Fe3O4-CD/H2O2、AA/Ce-Fe3O4-CD/H2O2、AA-La-Fe3O4-CD/H2O2和AA-Ce-Fe3O4-CD/H2O2体系在最佳反应条件下反应30 min后,各体系中阳离子蓝X-GRL的降解率分别为96.0%、96.7%、98.3%、98.7%,且AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系中含有AA和H2O2的量更少,铁离子析出量也更少。降解动力学分析可知,阳离子蓝X-GRL的降解过程在AA/RE-Fe3O4-CD/H2O2和AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系中均符合一级反应,在AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系中染料的降解速率常数更高。循环降解实验表明,经过AA活化的稀土催化复合材料具有良好的重复使用性能。(3)通过自由基猝灭实验及ESR自由基鉴定实验,探究AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系催化降解染料的机理。由实验结果可知,AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系主要通过类芬顿氧化去除污染物,·OH在体系中发挥了主要作用。AA的强还原性可以有效还原体系中的Fe3+和Ce4+,同时,其螯合作用大大降低了Fe3+/Fe2+和Ce4+/Ce3+循环的氧化还原电位,从而增强H2O2与两种循环的反应。(4)选取更加高效、经济的AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系进行印染废水应用研究。AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系对罗丹明B、酸性红和聚乙烯醇(PVA)均表现出较好的降解效果,对苯二甲酸(PTA)在30 min时的矿化率能达到50%以上。AA-Ce-Fe3O4-CD/H2O2体系在pH为3,催化复合材料投加量为0.2 g/L,H2O2初始浓度为10 m M的条件下,反应90 min,对模拟印染废水的矿化率为83.3%。实验结果表明了AA-RE-Fe3O4-CD/H2O2体系在印染废水深度处理的应用中具有现实意义。该研究开发了系列体系实现了AA、稀土元素和类芬顿反应的有机结合,有效改善类芬顿反应中Fe3+还原成Fe2+效率低下的问题,有望为印染废水深度处理提供新的途径。