多孔陶瓷负载铁基氧化物的制备及在固定床反应器中的应用

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作为一类重要的抗生素,四环素广泛在人类和畜牧业医疗中应用,盐酸四环素废水及其生产加工代谢降解产物具有高色度、酸性、生物毒性等有机污水处理中的难点痛点,是污水治理领域的难题,也是目前国内外研究的热点。光化学氧化,催化湿式均相氧化,声化学氧化,O3氧化,电化学氧化和Fenton氧化等高级氧化工艺(AOPs)已被广泛应用并开发用于有机污染物的直接矿化或前处理改善有机污染物的生物降解性,其中行之有效且广为学界研究的光芬顿技术。本文针对TiO2-Fe3O4的多孔陶瓷毡负载型催化剂考察了载体类型、前驱物比例和负载量对催化剂活性的影响,优化了负载型催化剂的制备工艺,催化剂最佳的制备条件为:以多孔陶瓷毡为载体,Fe3O4与TiO2摩尔比为5:1,且Ti-Fe3O4的投加量为0.5 g/L时,催化剂的活性最佳。通过XPS、XRD、SEM和EDS等手段对所得的负载型催化剂进行了表征,TiO2-Fe3O4成功负载于多孔陶瓷毡上,并且多孔陶瓷毡载体对TiO2-Fe3O4的结构和物相没有影响。设计了连续流固定床光芬顿反应器,其中初始pH值和H2O2投加量对反应器的运行效果影响显著,水力停留时间和紫外光光照强度影响次之;在四环素进水浓度为50 mg/L、水力停留时间为140 min、初始pH值4.5、H2O2投加量为10mmol/L、紫外光光照强度为2.36 k W/m3时,四环素的去除率可以达到94%以上。连续流固定床光芬顿反应器在连续运行24h过程中表现出良好的稳定性,当进水浓度为50mg/L时,出水浓度保持在2.5mg/L以下,四环素的去除率从反应开始的95.3%降至94.7%,仅降低了0.6%,降解效果没有显著的变化。
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