本文關(guān)鍵詞：摻鈦鐵基尖晶石異相Fenton脫色生物難降解染料廢水的研究

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【摘要】：本文用沉淀-氧化法合成了不同鈦摻雜量的磁赤鐵礦(Fe3-xTix)1-δO4及用氫氣還原(Fe2Ti)1-δO4得到(Fe2Ti)1-δO4/H2,并通過X-射線衍射(XRD)、N2吸附-脫附、傅里葉紅外光譜(FTIR)、熱重與差示掃描量熱分析(TG-DSC)、零電點(pHpzc)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等手段對材料進(jìn)行表征。結(jié)果顯示：(Fe3-XTix)1-δO4和(Fe2Ti)1-δO4/H2為立方晶系尖晶石結(jié)構(gòu),鈦離子摻雜到結(jié)構(gòu)中；合成的材料是典型的介孔結(jié)構(gòu)；隨著鈦摻雜量的增加,(Fe3-XTix)1-δO4的比表面積增大,表面羥基數(shù)量增多；鈦的摻雜有穩(wěn)定尖晶石結(jié)構(gòu)的作用。首先,本文研究了鈦摻雜對(Fe3-xTix)1-δO4異相Fenton脫色亞甲基藍(lán)的影響及其作用機(jī)理。本文通過紫外-可見光譜(UV-Vis)和傅里葉紅外光譜(FTIR)對脫色機(jī)制進(jìn)行了探討。同時,運用TOC考察了亞甲基藍(lán)的礦化作用和液相-質(zhì)譜(HPLC-MS)對降解產(chǎn)物進(jìn)行定性研究。研究結(jié)果表明：隨著鈦摻雜量的增加,亞甲基藍(lán)在(Fe3-xTix)1-δO4上的吸附和脫色均得到提高；在中性pH條件下,(Fe3-xTix)1-δO4異相Fenton法不能使亞甲基藍(lán)完全礦化,只能使其轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,反應(yīng)過程中(Fe3.xTix)1-δO4沒有發(fā)生相變。其中在機(jī)理研究方面,本文又深入研究了鐵基尖晶石結(jié)構(gòu)中Fe3+對亞甲基藍(lán)的異相Fenton脫色過程和機(jī)理。實驗中,選取鈦摻雜量x=1.0的(Fe2Ti)1-δO4和(Fe2Ti)1-δO4/H2為研究對象,(Fe2Ti)1-δO4結(jié)構(gòu)中鐵離子為Fe3+,而(Fe2Ti)1-δO4/H2結(jié)構(gòu)中鐵離子為Fe2+。研究結(jié)果表明：在異相Fenton脫色亞甲基藍(lán)過程中,(Fe2Ti)1-δO4和(Fe2Ti)1-δO4的單位比表面積單位吸附容量羥基自由基產(chǎn)生速率(kapp/qSBET)很接近,分別為2.8×10-8和2.2×10-8。說明在摻鈦鐵基尖晶石異相Fenton脫色亞甲基藍(lán)時,結(jié)構(gòu)中的Fe3+具有與Fe2+相當(dāng)?shù)拇呋?OH產(chǎn)生的活性。隨后,本文研究了(Fe2Ti)1-δO4異相Fenton脫色MB過程中的影響因素及催化劑的穩(wěn)定性。結(jié)果顯示：增加催化劑投加量、H202濃度、反應(yīng)pH值和反應(yīng)溫度能促進(jìn)亞甲基藍(lán)的脫色,但是亞甲基藍(lán)脫色率會隨著初始濃度的增加而下降；催化劑有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,經(jīng)過五輪穩(wěn)定性實驗后,亞甲基藍(lán)脫色效果有所下降,但是脫色率仍高達(dá)79%。最后,本文研究了(Fe2Ti)1-δO4/H2異相Fenton脫色酸性橙Ⅱ的效果及其影響因素。結(jié)果表明：(Fe2Ti)1-δO4/H2異相Fenton脫色酸性橙Ⅱ過程遵循Eley-Rideal模型,符合準(zhǔn)一級動力學(xué),酸性橙11分子結(jié)構(gòu)中的氮氮雙鍵逐漸斷裂,萘環(huán)也被打開：增加催化劑投加量和過氧化氫濃度濃度、降低反應(yīng)pH均可以提高酸性橙Ⅱ的脫色；隨著重復(fù)使用次數(shù)的增加,催化劑表面的Fe2+在氧化環(huán)境下被氧化,使得酸性橙Ⅱ脫色率下降。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X788

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本文編號：1291104