【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,水資源的安全也受到了嚴(yán)重威脅,對水環(huán)境污染的控制和處理已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。基于活性自由基反應(yīng)的高級氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。鐵基材料穩(wěn)定性好且廉價(jià)易得,作為催化劑應(yīng)用前景廣闊。本文制備了5種不同形貌的納米氧化鐵,研究其催化降解鹽酸四環(huán)素的過程及機(jī)理;利用化學(xué)氣相沉積法制備了三維結(jié)構(gòu)的Fe@GNS/GF復(fù)合材料,并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,探討了Fe@GNS/GF復(fù)合材料催化降解剛果紅和甲基紫的過程。本論文主要內(nèi)容如下:(1)采用沉淀法制備了5種不同形貌的納米氧化鐵,分別為片狀、棒狀、木瓜狀、立方狀、球狀結(jié)構(gòu)。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射、比表面積分析對5種不同相貌納米氧化鐵進(jìn)行了表征。這5種納米氧化鐵尺寸均一、比表面積接近。以鹽酸四環(huán)素為目標(biāo)污染物研究其催化活性。自由基清除實(shí)驗(yàn)和ESR分析表明反應(yīng)過程中羥基自由基和超氧自由基同時(shí)發(fā)揮氧化作用。研究表明:納米氧化鐵形貌是影響催化活性的關(guān)鍵因素之一。(2)以棒狀納米Fe_2O_3為催化劑,在Fe_2O_3/H_2O_2非均相芬頓體系下降解鹽酸四環(huán)素,并考察了雙氧水濃度、催化劑投加量、pH、反應(yīng)溫度對降解過程的影響。分析降解過程中間產(chǎn)物,推斷出了鹽酸四環(huán)素降解途徑。動力學(xué)分析和熱力學(xué)分析表明:降解過程符合二級動力學(xué)模型,反應(yīng)活化能為53.37 kJ/mol。催化劑多次循環(huán)使用和鐵離子滲出實(shí)驗(yàn)表明,催化劑具有良好的穩(wěn)定性。(3)對5種不同相貌的納米氧化鐵光催化活性進(jìn)行了研究,表明形貌影響納米氧化鐵的光催化活性。考察了底物濃度、pH對光催化過程的影響。分析降解過程中間產(chǎn)物,推斷出了鹽酸四環(huán)素光催化降解途徑。動力學(xué)分析表明:光催化降解過程符合一級動力學(xué)模型。催化劑循環(huán)使用三次后活性有所降低。通過自由基清除實(shí)驗(yàn)和ESR分析表明:除空穴電子外,羥基自由基和超氧自由基在光催化反應(yīng)過程中也發(fā)揮了氧化作用。(4)采用化學(xué)氣相沉積法制備了三維結(jié)構(gòu)的Fe@GNS/GF復(fù)合材料,并使用XRD、FESEM、XPS、BET對復(fù)合材料進(jìn)行了表征。以剛果紅和甲基紫為目標(biāo)污染物,研究了復(fù)合材料的吸附和催化性能。使用Fe@GNS/GF復(fù)合材料,通過吸附和催化降解聯(lián)合處理模擬有機(jī)廢水,模擬廢水COD值由590 mg/L降至12 mg/L。Fe@GNS/GF復(fù)合材料對剛果紅和甲基紫的飽和吸附量分別為177 mg/g、142 mg/g。使用一級動力學(xué)模型對降解過程進(jìn)行分析,得到一級速率常數(shù)分別為0.0563和0.0464 min~(-1)。5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合材料吸附和催化有可循環(huán)性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 1-1 半導(dǎo)體光催化機(jī)理示意圖 Schematic diagram of semiconductor photocatalytic m劑受到不小于 Eg 的光照射時(shí)，處于其上的價(jià)帶電（h+），在半導(dǎo)體中產(chǎn)生具有高活性的光生電子-空所產(chǎn)生的光生電子-空穴對會發(fā)生遷移。一部分光遷移過程中發(fā)生復(fù)合，以光或熱的形式放出熱量；化材料表面并與吸附在上面的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。光料表面的 O2、H2O 等發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成活性自較高活性，能氧化體系中的有機(jī)物。降解有機(jī)污染物而言，空穴電子 h+或由光生電子-合 H2O、OH-產(chǎn)生的羥基自由基均具有氧化活性，、無機(jī)鹽等。值得一提的是，目前對于半導(dǎo)體光催議�？蒲泄ぷ髡咴诎雽�(dǎo)體光催化的研究中發(fā)現(xiàn)，空

第二章 納米氧化鐵的形貌可控性及催化性能研究( )222 2 2 2TiO H O TiO H O+++ → （2-3）該絡(luò)合物具有穩(wěn)定的吸收峰，吸收峰強(qiáng)度與雙氧水濃度呈正相關(guān)，通過測定該絡(luò)合物吸光度，可以計(jì)算得到雙氧水濃度。經(jīng)過光譜掃描，確定在 400nm 處測定吸收波長。通過測定不同時(shí)刻雙氧水吸光度的變化，可以得到其濃度隨時(shí)間的變化。為了確定雙氧水濃度，分別配置 5、10、15、20、25、30、35、40 mg/L 雙氧水溶液，加入 1 mol/L 硫酸溶液和 3 mmol/L 硫酸鈦溶液，反應(yīng) 15 min 后，在波長為 400 nm處分別測其吸光度，得到雙氧水的標(biāo)準(zhǔn)曲線。如圖 2-1 所示，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.999。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X505;O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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3 高鵬;莫測輝;李彥文;吳小蓮;鄒星;黃顯東;劉利偉;;高嶺土對喹諾酮類抗生素吸附特性的初步研究[J];環(huán)境科學(xué);2011年06期

4 劉小為;陳忠林;沈吉敏;葉苗苗;陳文輝;;硫酸鈦光度法測定O_3/H_2O_2體系中低濃度H_2O_2[J];中國給水排水;2010年16期

5 胡曉東;張剛;石云峰;何芳;;好氧法處理抗生素廢水對比試驗(yàn)研究[J];廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

6 張浩;趙江平;王智懿;;Cu-TiO_2光催化降解甲醛氣體的研究及應(yīng)用[J];新型建筑材料;2009年09期

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本文編號：2689022