【摘 要】
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印染废水是纺织工业生产过程中所产生的主要污染物,具有色度高、pH变化大、难生物降解、多变化的特点。染料废水处理的方法很多,但还存在难分离、成本高等问题。针对这些问题
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印染废水是纺织工业生产过程中所产生的主要污染物,具有色度高、pH变化大、难生物降解、多变化的特点。染料废水处理的方法很多,但还存在难分离、成本高等问题。针对这些问题,本文制备了一类具备良好催化性能的纳米磁珠,研究其用于双氧水降解有机染料废水的催化效能;系统研究其催化性能的影响因素,重点对其催化降解的各项条件进行优化;并籍此初步分析和探讨其催化机理。首先,本文通过制得强磁性的Fe3O4,然后制备分散性改善但仍具较强磁性的Fe3O4@SiO2及Fe3O4@SiO2-NH2纳米磁珠。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱分析(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)等对其结构、形貌及磁性进行了表征。优化实验条件制备得到Fe3O4的平均粒径为11 nm左右,饱和磁强度为56 eum/g,乙醇中稳定分散8 d;Fe3O4@SiO2的平均粒径在80 nm左右,饱和磁强度为30 eum/g,乙醇中分散稳定性增至12 d;Fe3O4@SiO2-NH2平均粒径约80nm,含氮量高达2.306 mmol·g-1,乙醇中分散稳定性增至14 d,且仍保留25 eum·g-1的较强磁性。因此,选择兼具良好分散性和顺磁性的Fe3O4@SiO2开展后续催化降解实验。其次,利用紫外-可见分光光度计(UV-vis),系统研究Fe3O4@SiO2纳米磁珠催化双氧水(H2O2)降解碱性品红(BF)模拟废水。深入研究影响催化降解效果的因素并对系列条件进行优化,结果表明,在纳米磁珠催化作用下,双氧水(H2O2)降解碱性品红的最优降解条件为:CH2O2=0.9 mol/L,CFe3O4@SiO2=0.15 g/L,C0(BF)=10 g·L-1,常温,pH>5,循环使用5次后5 min内碱性品红的脱色率仍可高达90%。同样地,系统研究Fe3O4@SiO2纳米磁珠催化H2O2降解孔雀石绿(MG)模拟废水。结果表明,在纳米磁珠催化作用下,双氧水降解孔雀石绿的最优降解条件为:CH2O2=1 mol·L-1,CFe3O4@SiO2=0.12 g·L-1,C0(MG)=10 g·L-1。常温,pH>5,循环使用5次后5 min内碱性品红的脱色率仍可高达80%以上。初步探讨该催化剂催化双氧水降解两类模拟染料废水的机理,发现加入催化剂后,仍符合准一级动力学模型。Fe3O4@SiO2呈催化性能可能是因其高比表面可有效吸附染料分子,增加染料分子与H2O2的碰撞机会,为反应提供更大的反应面积;同时通过溶出少量Fe2+与双氧水形成Fenton体系促进后者分解,从而有效催化双氧水快速降解有机染料废水。该体系有望广泛应用于多种环境条件下三苯甲烷类有机染料废水的治理。
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