非晶合金的類芬頓催化反應成為近些年持續(xù)關注的研究熱點。非晶合金處于熱力學亞穩(wěn)態(tài),存在大量不飽和位點、高殘余應力。且非晶合金化學成分均勻,無晶界、析出物等微觀結構缺陷,具有良好的腐蝕性能。所以與之前類芬頓體系中常用的零價鐵粉、氧化鐵相比表現(xiàn)出更快的速率、更多的復用次數(shù)。同時非晶合金原子不具有周期性,金屬陽離子對價電子抑制作用較弱,因此在催化反應中活性較高。這些顯著的特點使非晶合金在有機廢水處理領域內表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。基于此,本論文以合金成分為Fe₇₈Si₉B₁₃的鐵基非晶微絲作為主要研究的催化材料,以非均相類芬頓反應為主要理論依據(jù),對鐵基非晶微絲在有機廢水中的催化反應展開研究,分析Fe₇₈Si₉B₁₃非晶微絲降解反應的環(huán)境因素及反應動力學,研究Fe₇₈Si₉B₁₃非晶微絲的催化性能與降解機理。根據(jù)降解反應實驗結果及數(shù)據(jù)分析,Fe₇₈Si₉B_... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

直接藍2B溶液顏色隨降解時間的變化[12]：(a)0min(b)5min(c)10min(d)15min(e)20min(f)25min(g)30min(h)45min(i)60min

慵厶?邸?少量的過渡金屬和高導電鋁在非晶態(tài)結構中促進催化活性的表面介導氧化還原過程，并且無任何有害的副產物形成。在該文章中，SantanuDas使用了拉曼光譜、紅外光譜和X射線光電子能譜研究了染料降解機理。研究了非晶態(tài)結構相比于晶態(tài)、表面催化劑種類的電離狀態(tài)對反應速率的影響。過渡金屬組分電離態(tài)的同時變化有助于提高非晶的催化活性。此外，作者還研究了其它多種有機廢水的高效降解，如：酸性橙Ⅱ，酸性紅3B等。不過，該文章并未能對催化劑的重復降解的性能進行研究，且未能從表面形貌角度對催化機理進行說明。圖1-2不同麥西隆紅染料濃度的降解曲線[14]：(a)Fe2O3碳納米管(b)Ag2O-Fe2O3碳納米管SaharM.El-Khouly[14]研究了負載非晶態(tài)Fe2O3和Ag2O-Fe2O3多壁碳納米管芬頓催化劑復合材料對麥西隆紅染料的降解。如圖1-2所示，他發(fā)現(xiàn)后者具有更加優(yōu)異的催化性能，相對而言降解速率更加快。SaharM.El-Khouly在200℃分別煅燒兩種催化劑，對其進行XRD、TEM等表征。由于微量的Ag2O與Fe2O3在碳納米管載體上結合所產生的協(xié)同效應，這種協(xié)同效應可以防止催化劑納米顆粒的團聚并增強分子的吸附。在負載1%的Ag2O后，催化能力提高約10%，在三個連續(xù)周期內具有很高的穩(wěn)定性，降解率達90%以上。該文章還研究了影響催化劑的因素，認為其主要取決于溶液pH、過氧化氫濃度和染料濃度。但是，該催化劑重復使用次數(shù)較少，催化穩(wěn)定性較差，并且其成本較高。MIqbal[15]研究了Mg-Zn-Ca非晶薄帶的對直接藍2B與直接藍6的降解性能。MIqbal通過單輥旋淬法制備Mg-Zn-Ca非晶薄帶，使用X射線衍射分析、差示掃描量熱法、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡分析方法表征薄帶的結構特點。此非晶材料可以在6小時內將污染物全部降解去除。此外，MIqbal還得出?

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-有機廢水的高效降解。發(fā)現(xiàn)非晶薄帶在30分鐘內分別可以減少廢水百分之二十左右的化學需氧量，與傳統(tǒng)微電解填料相當，但投入劑量僅為傳統(tǒng)微電解填料的1/25。存在回收利用，每次降解后質量損失不足2%且不會晶化。在對苯酚的降解過程中，相比于可溶性鐵鹽及零價鐵，非晶合金催化活性更高，如圖1-3，鐵基非晶薄帶最快在10min降解效率可達到99%以上。且Fe78Si9B13非晶薄帶催化穩(wěn)定性較好，重復8次催化活性依然良好，并可將苯酚完全的降解成為無毒無機小分子。此外，邊秀房課題組還制備出一種具有增強效果的鐵基非晶二氧化鈦光催化粉末，對亞甲基藍的催化降解效果極佳，其降解效率相對于TiO2晶體以及粉末都有極大的提高。但是，該研究中的非晶材料催化速率與催化穩(wěn)定性較低，并且未對非晶薄帶在重復使用后效率發(fā)生變化的原因展開研究。圖1-3幾種鐵基非晶材料對苯酚的降解曲線[17]中科院寧波材料所王軍強研究員[19-21]研究了鐵基非晶粉末對有機水污染物的去除，并研究了退火對鐵基非晶薄帶去除污染物的影響。球磨法制備的非晶鐵粉可在10min全部降解200mg/L直接藍6，比傳統(tǒng)鐵粉快200倍左右。王軍強研究員首次報道了MgZn基非晶粉末對偶氮染料具有良好的降解功能，如圖1-4所示，MgZn基非晶球磨降解效率比商用鐵基納米晶粉末高1000倍左右，比鐵基非晶球磨高20倍，即使在較復雜的環(huán)境條件下也能保持較高的反應效率。王軍強研究員還研究了納米晶化的Fe82.65Si4B12Cu1.35合金對偶氮染料溶液的降解效果。由于納米晶化后，在α-Fe(Si)和Fe2B納米晶相之間形成大量的微電池，表現(xiàn)出不同的腐蝕電位，因此優(yōu)于非晶態(tài)的Fe82.65Si4B12Cu1.35合金。但是，這些文章對回收性能未有研究，且該類研究中污染物的?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國水環(huán)境審計現(xiàn)狀[J]. 陶媛婷.  現(xiàn)代經濟信息. 2018(24)
[2]城市污水處理的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 何海明.  環(huán)境與發(fā)展. 2018(10)
[3]芬頓試劑的應用及發(fā)展前景[J]. 王愛姣,李群,馬曉紅.  天津造紙. 2017(04)
[4]Fast degradation of azo dye by nanocrystallized Fe-based alloys[J]. PeiPei Wang,JunQiang Wang,JunTao Huo,Wei Xu,XinMin Wang,Gang Wang.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2017(07)
[5]非晶態(tài)物質的本質和特性[J]. 汪衛(wèi)華.  物理學進展. 2013(05)
[6]線性與非線性擬合應用于化學實驗教學數(shù)據(jù)分析[J]. 楊帆,宋小杰.  安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版). 2012(05)
[7]一級反應和偽一級反應[J]. 謝先運.  醫(yī)院藥學雜志. 1981(01)

博士論文
[1]鐵基非晶合金磁熱與催化特性研究[D]. 李星洲.東南大學 2018
[2]鐵基非晶合金制備及偶氮染料降解性能研究[D]. 唐堯.清華大學 2015

碩士論文
[1]Fe-Si-B-P系非晶合金催化加氫及催化降解性能的研究[D]. 石金訪.長春工業(yè)大學 2019
[2]“零價鐵—零價鐵Fenton”耦合體系中硝基芳香族化合物的選擇性脫除及機制研究[D]. 劉建國.南京理工大學 2016
[3]鐵基非晶及其復合材料在有機廢水處理中的應用[D]. 楊建飛.山東大學 2014
[4]硅膠負載殼聚糖復合材料對重金屬離子的吸附動力學及熱力學研究[D]. 劉盼.河北大學 2012
[5]鐵基非晶在苯酚廢水處理中的應用[D]. 王盼.山東大學 2012
[6]鐵基非晶材料在污水處理中的應用[D]. 林葆.山東大學 2011



本文編號：3237970