【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)過(guò)程中排出的有害重金屬離子廢水和生物難降解的印染廢水日益增加。尋找較為廉價(jià)的廢水凈化材料,對(duì)其中有害重金屬離子和染料分子的有效處理已成為環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問(wèn)題。目前廢水的處理方式主要以催化和吸附為主,但是單一的方式無(wú)法達(dá)到低成本,高效率同時(shí)無(wú)二次污染等。因此,本文致力于針對(duì)廢水處理開發(fā)一類經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好型新材料,并運(yùn)用多種測(cè)試方法和表征手段對(duì)其物理化學(xué)性能等進(jìn)行探討和研究。(1)水熱法合成可控結(jié)構(gòu)的Ti O2@酵母菌復(fù)合光催化劑。FE-SEM和EDS表明復(fù)合催化劑具很好的分散性且其核殼或草莓型結(jié)構(gòu)可通過(guò)調(diào)節(jié)鈦酸正丁酯的量來(lái)控制,XRD結(jié)果表明水熱合成的Ti O2@酵母催化劑Ti O2為銳鈦礦相。FT-IR結(jié)果表明催化劑的形成與酵母細(xì)胞表面化學(xué)官能團(tuán)有關(guān)。沉降性能測(cè)試表明該復(fù)合物具有好的沉淀性能,有利于催化劑的分離回收。在光催化還原Cr(VI)水溶液中,Ti O2@酵母光催化劑表現(xiàn)出了較高的光催化活性,經(jīng)過(guò)5次循環(huán)實(shí)驗(yàn),可知Ti O2@酵母光催化劑有很好的可重復(fù)利用性能。(2)水熱法合成Fe3O4,再通過(guò)靜電自組裝方法成功制備Fe3O4@酵母復(fù)合催化劑。各種表征分析方法表明:該復(fù)合催化劑保持了酵母原有的型貌特征,單分散性好,易分離。Fe3O4@酵母復(fù)合催化劑的形成機(jī)理與酵母表面的官能團(tuán)有關(guān)。所合成催化劑應(yīng)用于在固定床系統(tǒng)中處理陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)�？疾炝巳玖铣跏紳舛�、流速、床層高度和p H對(duì)固定床吸附亞甲基藍(lán)的影響,并對(duì)其進(jìn)行了響應(yīng)面分析,結(jié)果表明響應(yīng)面法建立的模型可準(zhǔn)確描述吸附過(guò)程,且濃度、流速、p H、濃度和p H的交互項(xiàng)、流速和p H的交互項(xiàng)、p H的平方效應(yīng)顯著。此外,對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行了Thomas和Yoon-Nelson模型分析。結(jié)果表明,在初始濃度為100 mg/L、流速為5 m L/min、床層高度為3 cm、p H為11時(shí)吸附性能最好,Yoon-Nelson模型能更好的描述吸附過(guò)程。進(jìn)行了再生實(shí)驗(yàn),并探討了再生機(jī)理,表明該鐵系非均相Fenton氧化可有效實(shí)現(xiàn)Fe3O4@酵母復(fù)合微球的再生重復(fù)利用。本文制備的兩種新型復(fù)合微球在材料設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了將生物吸附性能和催化材料的催化性能進(jìn)行整合,制備過(guò)程具有綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫和、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),所制備的復(fù)合催化劑可以較好地處理廢水。
[Abstract]:With the rapid development of modern industry, the harmful heavy metal ion wastewater and the biodegradable printing and dyeing wastewater are increasing day by day. It has become an urgent problem to solve the problem of environmental protection to find cheap waste water purification materials and to deal with harmful heavy metal ions and dyestuffs effectively. At present, the main treatment methods of wastewater are catalysis and adsorption, but the single way can not achieve low cost, high efficiency and no secondary pollution. Therefore, this paper is devoted to the development of a new class of economic, efficient and environment-friendly materials for wastewater treatment. The physical and chemical properties of Ti O _ 2 @ yeast were studied by various test methods and characterization methods. (1) the controllable structure of Ti O _ 2 @ yeast composite photocatalyst was synthesized by hydrothermal method. FE-SEM and EDS showed that the composite catalyst had good properties. Good dispersion and its core-shell or strawberry structure can be controlled by adjusting the amount of n-butyl titanate, XRD results showed that the hydrothermal synthesis of Ti O _ 2 @ yeast catalyst Ti O _ 2 was anatase phase, and the FT-IR result showed that the formation of the catalyst was related to the chemical functional groups on the surface of yeast cells. The sedimentation property test shows that the composite has good precipitation performance and is beneficial to the separation and recovery of the catalyst. In photocatalytic reduction of Cr (VI) aqueous solution, Ti O 2 @ yeast photocatalyst exhibited high photocatalytic activity. The results showed that Ti O _ 2 @ yeast photocatalyst had good reusability. (2) Fe3O4, was synthesized by hydrothermal method and then successfully prepared by electrostatic self-assembly method. All kinds of characterization and analysis methods showed that the compound catalyst maintained the original form and appearance of yeast, had good monodispersity and was easy to be separated. The formation mechanism of Fe3O4@ yeast composite catalyst was related to the functional groups on the surface of yeast. The synthesized catalyst was applied to the treatment of cationic dye methylene blue in a fixed bed system. The effects of initial dye concentration, flow rate, bed height and pH on the adsorption of methylene blue in a fixed bed were investigated. The results showed that the model established by the response surface method could accurately describe the adsorption process, and the concentration and flow rate. The square effect of the interaction terms of pH, concentration and pH, the velocity of flow and the interaction term of pH, p H are significant. In addition, the adsorption process was analyzed by Thomas and Yoon-Nelson models. The results show that when the initial concentration is 100 mg/L, the flow rate is 5 mL / min, the bed height is 3 cm,p H and 11:00, the adsorption performance is the best, and the Yoon-Nelson model can better describe the adsorption process. The regeneration experiments were carried out and the regeneration mechanism was discussed. It was shown that the heterogeneous Fenton oxidation of the iron system could effectively realize the regeneration and reuse of Fe3O4@ yeast composite microspheres. In this paper, two new composite microspheres have been designed to integrate the biosorption properties with the catalytic properties of the catalytic materials. The preparation process has the advantages of green environmental protection, simple operation, mild reaction, low cost and so on. The prepared composite catalyst can better treat wastewater.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ426;X703

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本文編號(hào)：2370755