改性沸石负载Fe3O4对亚甲基蓝染料废水的去除研究

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随着中国经济的快速发展,纺织等工业产生的印染废水大量排出,许多染料废水及其降解的中间产物是三致性毒物,对我国环境造成了严重威胁。因此,如何处理染料废水一直是国内外水处理领域研究的热点之一。作为一种高级氧化技术-非均相Fento n氧化催化被广泛用来催化降解许多难降解有机污染物,目前研究一种回收成本低、铁消耗量小、重复使用效果好、催化稳定性能强及对大多数有机物有较好降解能力的催化剂已成为非均相 Fenton氧化技术的一个重要研究方向。本实验通过 NaOH改性的天然沸石上负载磁性四氧化三铁(Fe3O4),制备改性沸石/Fe3O4复合催化剂(FZ),模拟染料废水亚甲基蓝为降解目标污染物,研究了复合催化剂对亚甲基蓝的去除机理及性能,在实验过程中,详细考察了影响亚甲基蓝去除降解的因素,探讨了亚甲基蓝去除降解的机理。主要内容归纳如下:  (1)对天然沸石进行了酸碱盐改性,筛选出NaOH改性沸石进行负载磁性四氧化三铁(Fe3O4)实验,改性后的沸石相比天然沸石对 Fe3O4的负载量大幅提高,进而在非均相Fenton反应中可以更好的催化H2O2降解有机物。  (2)采用单因子法考察了 FZ投加量、时间、亚甲基蓝溶液初始浓度、温度、pH值等条件对亚甲基蓝吸附的影响,选取吸附的最佳条件:温度25℃,pH值为8, FZ用量为3 g/L,吸附时间为240 min,对9.60 mol/L亚甲基蓝溶液去除率达79.99%。通过吸附等温线和吸附动力学实验得知 FZ吸附亚甲基蓝符合伪二级动力学模型和Freund lic h吸附等温线模型,并且其吸附过程是容易发生的。  (3)采用单因子法考察了不同FZ和Fe3O4投加量、pH值和H2O2初始浓度条件对亚甲基蓝去除的影响,选取去除的 FZ-H2O2体系最佳条件:去除时间为30min, pH=5.33,FZ用量2.40 g/L,H2O2投加量5.93 mmol/L,9.60 mol/L亚甲基蓝去除率达到98.52%。Fe3O4-H2O2体系最佳条件:去除时间为30 min,pH=4.09,Fe3O4用量0.92 g/L,H2O2投加量5.93 mmol/L,9.60 mol/L亚甲基蓝去除率达到88.17%。这二种体系最佳pH反应条件都大于3.5,在一定程度上拓宽了pH的范围。  (4)对FZ-H2O2非均相体系机理进行了探讨,在溶液中分别加入抗坏血酸、异丙醇和N,N-二甲基亚砜,考察捕收剂对FZ催化H2O2降解亚甲基蓝的影响,最后通过排除法确定FZ-H2O2体系去除亚甲基蓝的氧化物种为?OH和?OOH。  (5)实验最后考察了FZ复合催化剂的稳定性能,降解反应结束后,复合材料FZ在磁力的作用下可在5 min快速分离,且考察了反应过程中复合催化剂中的铁溶出量。实验证明,复合材料FZ分离简单快速、催化稳定性能强、重复使用效果好及成本低廉,在染料降解和其他大多数有机物的去除应用中有很大的潜力。
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