【摘要】：酸性礦山廢水(AMD)中含有大量的Fe(Ⅱ),回收酸性礦山廢水中的鐵一直受到科學(xué)家的關(guān)注。本論文提出一種利用空氣陰極燃料電池技術(shù)由酸性礦山廢水原位制備非均相電Fenton催化劑的方法。實(shí)驗(yàn)制備出了三種不同類型納米結(jié)構(gòu)的鐵化合物/GF復(fù)合材料,分別為FeOOH/GF,Fe2O3/GF和Fe3O4/GF。通過(guò)在中性條件下降解羅丹明B來(lái)評(píng)價(jià)這三種材料的電Fenton催化活性。在非均相電Fenton體系下,當(dāng)GF作為陰極,反應(yīng)120min后羅丹明B的降解率為30±1.4%。相比較而言,分別采用FeOOH/GF,Fe2O3/GF和Fe3O4/GF復(fù)合材料作為陰極,相對(duì)應(yīng)的羅丹明B的降解率分別顯著提高至62.5±2.0%,95.4±0.9%和95.6±0.7%。在這三種類型的復(fù)合材料中,Fe3O4/GF顯示出最高的電Fenton催化活性,而活性最低的是FeOOH/GF.鐵氧化物分解H2O2完全符合表面催化機(jī)制,即鐵氧化物的種類不發(fā)生改變。空氣陰極的燃料電池技術(shù)能夠從AMD高效回收鐵,并有效的制備了具有高催化活性和良好穩(wěn)定性的非均相電Fenton催化劑。為了進(jìn)一步提高非均相電Fenton催化劑的催化活性,通過(guò)調(diào)節(jié)空氣陰極燃料電池的條件,制備出高催化活性的Fe304/GF復(fù)合材料。羅丹明初始濃度為50mg/L,當(dāng)調(diào)節(jié)空氣陰極燃料電池溶液的pH值時(shí),在pH 5.0到pH 7.5階段,羅丹明B的降解率隨著pH值的升高而升高,而從pH 7.5到pH 9.0階段,羅丹明B的降解率隨著pH值的升高而降低；當(dāng)調(diào)節(jié)空氣陰極燃料電池溶液中Fe(Ⅱ)濃度時(shí),羅丹明B的降解效率隨著Fe(Ⅱ)濃度的升高而升高,而從Fe(Ⅱ)為30mM到40mM時(shí),隨著Fe(Ⅱ)濃度的升高而降低；當(dāng)調(diào)節(jié)燃料電池溶液中碳酸氫鈉濃度時(shí),羅丹明B的降解率隨著碳酸氫鈉濃度的升高而升高,當(dāng)碳酸氫鈉濃度升高到50mM時(shí),羅丹明B的降解效率最高,而后隨著碳酸氫鈉濃度的繼續(xù)升高羅丹明B的降解效率卻隨之降低；當(dāng)調(diào)節(jié)燃料電池的外電阻時(shí),羅丹明B的降解率隨著外電阻的升高而升高,外電阻升高到1000時(shí),羅丹明B的降解率隨著外電阻的繼續(xù)升高而降低。獲得燃料電池運(yùn)行的優(yōu)化條件為pH為7.5,外電阻為1000Ω,NaHCO3濃度為50mM, Fe(Ⅱ)的濃度為30mM。在該條件下制備Fe3O4/GF復(fù)合材料作為非均相電Fenton陰極,降解反應(yīng)10h后,羅丹明的降解率為99.6±0.4%,24h礦化率達(dá)到100%。
[Abstract]:There is a large amount of Fe (鈪，

本文編號(hào)：2285825