【摘要】：風化煤經(jīng)過風化氧化后,部分失去作為動力燃料的價值,但風化煤含有大量再生腐植酸,腐植酸具有吸附、絡(luò)合和離子交換等性能,現(xiàn)已在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)保方面有著廣泛的應(yīng)用,尤其是小分子量的腐植酸在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。選擇合適的催化劑來提高風化煤制備腐植酸的產(chǎn)率及降低腐植酸的分子量備受關(guān)注。腐植酸在應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域過程中,部分會流失到水體,其中溶于水的富里酸(FA)作為前驅(qū)物在飲用水消毒過程中會生成具有毒性的副產(chǎn)物三鹵甲烷(DBPS),對人體健康造成嚴重威脅。因此對于飲用水中富里酸的控制已成為水處理界所關(guān)注的重要問題。近年來,鉬酸鹽材料作為一類新型的催化材料,具有高表面能、多活性點、高選擇性等優(yōu)點,越來越多的應(yīng)用在有機物降解方面。本實驗制備了Co Mo O4、Ni Mo O4鉬酸鹽催化劑,應(yīng)用于風化煤提取腐植酸,探討了其對腐植酸產(chǎn)率、分子結(jié)構(gòu)的影響;制備了Ag2O-Bi2Mo O6,用于降解水體中富里酸,對其降解動力學(xué)、作用機理進行探討。結(jié)果如下:(1)以新疆風化煤為原料,提取腐植酸產(chǎn)率為目標,負載型催化劑Co Mo O4/Si O2和Ni Mo O4/Si O2較負載前具有更好的催化效果,其中Ni Mo O4/Si O2對新疆風化煤催化作用最為明顯,在實驗選擇的適宜溫度80℃、催化劑與煤樣最佳質(zhì)量比為0.01 g/1 g條件下可使腐植酸的產(chǎn)率提高到57.03%。由提取腐植酸的紅外光譜和吸光度比值(E4/E6)分析表明,在催化劑的作用下所得腐植酸羧酸根,芳烴C=C雙鍵,氫鍵締合羰基-C=O-的數(shù)量有所增加,分子量減小。以羅丹明B作為降解目標,采用Ni Mo O4/Si O2對其催化降解,探討鉬酸鹽催化劑對有機物降解的作用機理。結(jié)果表明羅丹明B的降解是一個逐漸脫乙基生成無色有機中間產(chǎn)物,進而羥基化使苯氨基、羰基鍵被破壞的過程。從而推測本實驗催化劑在風化煤硝化氧解過程中的作用機理的一種可能:促使風化煤中類似羅丹明B結(jié)構(gòu)的大分子逐漸脫乙基,進而使中間產(chǎn)物不斷羥基化而形成具有苯環(huán)等不飽和結(jié)構(gòu)的有機產(chǎn)物。(2)制備Bi2Mo O6并對其摻雜銀元素,作用于水體中富里酸的光催化降解。XRD和EDS分析表明,實驗制備樣品均為γ-Bi2Mo O6,且Ag2O成功地摻雜到了鉬酸鉍中;SEM照片顯示,Bi2Mo O6納米片摻雜Ag2O后尺寸減小,比表面積增大;UV-Vis分析表明,Bi2Mo O6摻雜Ag2O后在可見光區(qū)的吸收增強,可見光催化活性提高。光催化活性實驗結(jié)果表明,Bi2Mo O6的活性隨Ag2O摻雜濃度的增加先提高后降低,得出最佳摻銀量為1.5%。通過探究FA光降解的各種影響因素得出,催化劑最佳投加量為0.6 g·L-1,在富里酸初始濃度減小、溶液p H值減小時有助于FA的去除。Ag2O-Bi2Mo O6光催化降解FA 3 h降解率達96%,礦化率達68%。FA的光催化降解反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程,降解動力學(xué)常數(shù)為0.0195min-1。機理研究表明,在FA的光催化降解中具有強氧化性的空穴和·OH起到主要作用。采用發(fā)光細菌法對FA光降解的產(chǎn)物進行生物毒性測試,經(jīng)Ag2O-Bi2Mo O6光催化處理2 h后FA溶液的生物毒性降低了約90%。用Ag2O-Bi2Mo O6光催化降解水質(zhì)中天然污染物FA,毒性降低效果顯著。
【圖文】：

2.3.1.2 結(jié)構(gòu)分析（XRD）XRD 通過對樣品進行 X 射線衍射獲得其衍射圖譜。分析圖譜能夠獲得樣品的成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或晶體擇優(yōu)取向等信息。Intensity/(a.u.)SiO2NiMoO4NiMoO4/SiO2CoMoO4CoMoO4/SiO2圖 2-1 樣品的掃描電鏡照片F(xiàn)ig. 2-1 SEM images of samples

鉬酸鹽類催化劑在腐植酸提取及富里酸降解方面的應(yīng)用Bi2MoO6。與未摻雜的 Bi2MoO6樣品相比，摻雜后的樣品在 2θ=32.8o 處出現(xiàn) Ag2O 的(111)晶面的衍射峰，說明 Ag2O 成功摻雜到 Bi2MoO6中。3.3.1.2 樣品的形貌分析（SEM）由圖 3-2 可知，制備的所有樣品均為片狀結(jié)構(gòu)，，但其表面形貌有著明顯的差別，Bi2MoO6表面平滑，而摻雜 Ag2O 的樣品表面明顯有小塊顆粒出現(xiàn)，顆粒大小 20～50nm，且分布均勻�？梢钥闯� Ag2O 生成小塊顆粒，沉積在鉬酸鉍的表面。純 Bi2MoO6直徑大約為 0.5~3 μm，厚度在 80 nm 左右，Ag2O 摻雜后導(dǎo)致 Bi2MoO6的尺寸和厚度下降，其中摻銀量為 1.5%時，樣品的尺寸和厚度最小。對摻銀量為 1.5%的 Bi2MoO6進行能量色散顯微（EDS）分析，結(jié)果如圖 3-3 所示，Ag、Mo、Bi 和 O 的摩爾比約為0.2:1:1.7:3.2，可見圖 3-2 中的納米片狀結(jié)構(gòu)應(yīng)該為 Ag2O-Bi2MoO6，且 Ag2O 的摻雜量為 1.5%。a b c
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36

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本文編號：2540041