本文制備了不同形式的Fe、Cu雙金屬催化劑,通過(guò)使用制備的催化劑活化過(guò)硫酸鈉(PS)降解內(nèi)分泌干擾物(EDCs)中的撲熱息痛(APAP),研究不同F(xiàn)e、Cu雙金屬催化劑的催化活性。經(jīng)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定不同F(xiàn)e、Cu雙金屬/PS體系的最佳反應(yīng)條件,在最佳反應(yīng)條件下推測(cè)APAP的降解路徑及活化機(jī)理。為了實(shí)現(xiàn)通過(guò)雙金屬協(xié)同作用提升PS體系的氧化性,在Fe~(2+)/PS體系中引入CuO形成Fe~(2+)/CuO雙金屬活化PS體系。考察了Fe~(2+)/CuO體系活化PS降解APAP的效率,在初始pH值為6.5、PS濃度為0.8 g L~(-1)、Fe~(2+)為0.7 mM,CuO投加量0.3 g L~(-1)的條件下,100 mg L~(-1)APAP在90 min內(nèi)的去除率可以達(dá)到92%,高于Fe~(2+)/PS和CuO/PS體系的79%和10%。對(duì)反應(yīng)前后的CuO進(jìn)行了FESEM、XRD等表征分析,結(jié)合反應(yīng)過(guò)程中Fe~(2+)及Cu~+濃度的變化,推測(cè)了Fe~(2+)/CuO/PS體系的活化機(jī)理。溶液中的Fe~(2+)沉積到CuO的表面形成Fe(II),Fe(II)可以將Cu(II)還原為Cu(I)進(jìn)而釋放到溶液中達(dá)到活化PS的目的。通過(guò)自由基猝滅實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在Fe~(2+)/CuO/PS體系中的活性自由基,發(fā)現(xiàn)硫酸根自由基和羥基自由基均存在于Fe~(2+)/CuO/PS體系。通過(guò)油浴回流法制備花狀Fe_2O_3作為前驅(qū)物,結(jié)合多元醇法制備了Fe_2O_3@Cu_2O,并對(duì)Fe_2O_3@Cu_2O進(jìn)行了FESEM、FTIR等表征分析。考察了Fe_2O_3@Cu_2O/PS體系氧化降解APAP的效率,在初始pH值為6.5、PS濃度為0.6g L~(-1)、催化劑投加量0.3 g L~(-1)條件下,100 mg L~(-1)APAP在40 min內(nèi)的去除率可以達(dá)到90%,而在Fe_2O_3/PS及Cu_2O/PS體系中,APAP的去除率分別35%和61%。在Fe_2O_3@Cu_2O中存在Cu(I)/Fe(III)之間的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化作用,Cu(I)可以將Fe(III)還原為活性更高的Fe(II),因此Fe_2O_3@Cu_2O表現(xiàn)出高效的催化活性。通過(guò)GC-MS分析APAP在Fe_2O_3@Cu_2O/PS體系中的中間產(chǎn)物,推測(cè)其降解路徑。使用甲醇、叔丁醇(TBA)猝滅Fe_2O_3@Cu_2O/PS體系中的活性自由基,確定了硫酸根自由基為該體系中主要的活性自由基。通過(guò)加氫還原技術(shù)制備了納米級(jí)氧缺位CuFe_2O_4以提升CuFe_2O_4對(duì)PS的催化活性,使用了FESEM、EDS、XPS等技術(shù)對(duì)氧缺位CuFe_2O_4進(jìn)行表征分析。在最佳反應(yīng)條件下(初始pH值為6.5,PS濃度為0.8 g L~(-1),催化劑投加量為0.3 g L~(-1)),100 mg L~(-1)APAP在60 min內(nèi)的去除率可以達(dá)到91%。而使用CuFe_2O_4活化PS降解APAP的去除率只有20%,證明了氧缺位的形成改變了CuFe_2O_4對(duì)PS的催化惰性。推測(cè)在氧缺位CuFe_2O_4/PS體系中,氧空穴的存在提升了催化劑的電子轉(zhuǎn)移能力以及還原性,因此氧缺位CuFe_2O_4可以高效活化PS降解APAP。此外,溶液中的溶解氧(DO)及陰離子均對(duì)氧缺位CuFe_2O_4/PS體系氧化降解APAP存在一定的抑制作用。使用GC-MS技術(shù)分析了APAP在氧缺位CuFe_2O_4/PS體系中的降解中間產(chǎn)物,推測(cè)出了兩條APAP的降解路徑。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X703
【部分圖文】：

技術(shù)路線

降解 APAP 對(duì)比(實(shí)驗(yàn)條件：APAP=100 mg L-1，PS=0.8mmol，CuO=0.3 g L-1，初始 pH=6.5)P degradation by PS with different catalysts (Condition: APAPS=0.8 g L-1, Fe2+=0.7 mmol, CuO=0.3 g L-1, initial pH=6.5 體系活化過(guò)硫酸鹽降解撲熱息痛的活化機(jī)理uO 體系活化過(guò)硫酸鹽降解撲熱息痛過(guò)程 Fe2+濃度變得知，在 Fe2+和 CuO 同時(shí)存在 PS 體系中時(shí)，APAP測(cè)在反應(yīng)過(guò)程中，可能存 Fe2+與 CuO 之間存在一定 Fe2+在催化降解 APAP 過(guò)程中的濃度變化，圖 3.2 為度的變化。從圖中可知，F(xiàn)e2+活化 PS 降解 APAP 的in 迅速下降，隨著時(shí)間的增加 Fe2+濃度最后降至 0.32+濃度降低的原因是 Fe2+快速與 PS 反應(yīng)轉(zhuǎn)換為 Fe3+應(yīng)體系中的Fe2+濃度變化，隨著反應(yīng)的推進(jìn)，F(xiàn)e2+最終 L-1)�？梢钥闯�，兩種體系之間 Fe2+的濃度存在一定

O/PS 催化降解 APAP 過(guò)程中 Fe2+濃度的變化(實(shí)驗(yàn)條件：APAPS=0.8 g L-1，F(xiàn)e2+=0.7 mM，CuO=0.3 g L-1，初始 pH=6.5e of Fe2+concentration during Fe2+/CuO/PS system (ConditionL-1, PS=0.8 g L-1, Fe2+=0.7 mM, CuO=0.3 g L-1, initial pH=6.5uO/PS 體系中 Cu2+和 Cu+濃度變化劑在活化過(guò)硫酸鹽時(shí)會(huì)存在一定的金屬溶出現(xiàn)象，因PAP的過(guò)程中會(huì)有Cu2+的溶出。另外，根據(jù)Zhang等[80]化 APAP 的研究，由于 Fe2+吸附在 CuO 表面，表面吸O[式(3.2)]得到 Cu(I)，從而使得 Cu(I)溶出在溶液中。 活化 PS 降解 APAP 體系溶液中 Cu2+和 Cu+的濃度，結(jié)度隨著反應(yīng)的進(jìn)行逐漸上升最后達(dá)到 23.5 mg L-1，Cg L-1左右，這與 Pham 等[81]使用 Cu(II)/H2O2體系的 C的 Cu+也會(huì)通過(guò)式(3.3)[82]參與到活化 PS 降解 APAP 的(II)可以形成新的活性位點(diǎn)從而加強(qiáng)催化劑的催化活性
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893138