發(fā)布時間：2020-07-12 05:48

【摘要】：隨著現代工業(yè)的不斷發(fā)展，同時產生大量有機廢水，成分較為復雜，許多難降解有機污染物存在于水體中，它們毒性大，很難用常規(guī)的物化和生化方法進行處理達標排放，造成極嚴重的環(huán)境污染，治理水污染已成為當前我國城鎮(zhèn)社會經濟發(fā)展中迫切需要解決的重要問題，因此，尋求高效的水污染處理技術已成為當前國內外研究工作者的研究熱點，高級氧化技術是當前難降解有機廢水治理方向重要技術手段。本論文分別以甲基橙、酸性大紅GR為模擬污染物，考察了光催化氧化技術和催化濕式氧化技術的處理效果，在此基礎上構建了光催化-催化濕式氧化技術體系，以活性艷紅X-3B為模擬污染物，考察了各因素的影響，得出動力學方程，同時探討該技術協同機理，并對工業(yè)有機廢水處理進行了研究。 本文首先研究了光催化氧化技術處理甲基橙溶液的效果。采用水熱法制備出了不同形貌的ZnO納米陣列，以甲基橙溶液為模擬有機廢水考察了它們各自在紫外光下的催化性能。并對不同形貌的ZnO形貌的生長機理進行了分析，結果發(fā)現通過控制pH、添加不同活性劑等反應條件可以調控納米ZnO樣品的形貌，得到比表面積大、催化活性高的催化劑。為了提高單一半導體在催化過程中對污染物的降解效率，分別將TiO2、CuO等與ZnO復合，可控制備納米TiO2/ZnO，CuO/ZnO等復合催化劑，結果表明兩種半導體在降解過程中發(fā)揮了協同作用，共同促進了催化劑的降解效率，其中納米CuO/ZnO復合催化劑的催化活性最高，有效地提高了光催化氧化技術處理有機廢水效果。 其次，研究了催化濕式氧化技術對模擬酸性大紅GR有機廢水的處理效果。通過對各過渡金屬催化性能的比較、復合及稀土Ce改性催化活性和催化劑穩(wěn)定性研究，制備工藝的改進，采用浸漬法以γ-Al2O3為載體制備了高催化性能CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑，并在常壓下以該催化劑處理酸性大紅GR模擬染料難降解有機廢水，通過單因素及正交優(yōu)化實驗研究，得出處理模擬該廢水最佳處理工藝條件：處理600mg/L的酸性大紅GR模擬難降解有機廢水（其CODCr值為396.85mg/L），反應溫度70℃、反應時間2.5h、催化劑加入量為2.5g、30%H2O2加入量為0.5mL、進水pH值為4，廢水CODCr去除率和脫色率分別達到86.13%和99.91%，降解效果顯著。 在集合光催化氧化技術和催化濕式氧化技術研究基礎上，構建了光催化-催化濕式氧化新工藝體系。考察了以CuO-ZnO-CeO2/γ-Al_2O_3為催化劑對活性艷紅X-3B模擬有機染料廢水處理工藝條件，并通過響應曲面法優(yōu)化工藝，得出最佳工藝條件為：反應溫度54℃，反應時間2.7h，催化劑投加量2.6g，H_2O_2投加量0.62mL，pH值3.4。此時脫色率可達99.33%。 采用ELKM動力學模型進行分析，結合實驗分析結果，對光催化-催化濕式氧化降解活性艷紅X-3B進行了動力學研究，發(fā)現符合偽一級動力學模型；反應動力學表觀速率常數隨溫度升高有所增加，且與反應溫度關系符合Arrhenius方程，表觀活化能為32.79kJ/mol，表觀動力學方程為： 利用UV-Vis、IR和GC-MS等檢測手段分析光催化-催化濕式氧化工藝處理染料活性艷紅X-3B中間產物進行分析，推測其降解路徑，并由此推斷光催化-催化濕式氧化工藝處理有機染料廢水降解機理和協同效應，符合自由基機理，羥基自由基起主要作用。 最后，比較光催化-催化濕式氧化工藝和催化濕式氧化工藝處理實際工業(yè)有機廢水處理效果，結果表明，光催化-催化濕式氧化工藝所要求溫度更低和雙氧水投加量更少，處理效率更佳，降低了能耗、物耗，為環(huán)境友好的處理工藝。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【圖文】：

ZnO的光催化降解機理Fig.1.2ThephotocatalysismechanismofZnO

圖 1.3 受光照時半導體內載流子的變化 The semiconductor illumination changes by carriers under i中，ZnO 作為催化劑，表面被高于隙能的光子穴（h+），空穴（h+）具有較強的氧化性，水分[31]

圖 1.5 水熱法制備的 ZnO SEM 圖Fig.1.5 The SEM images of ZnO prepared by hythermal method1.3.3.3 固相法固相法也是制備納米 ZnO 光催化劑的一種重要方法。該方法主要采用Zn(NO)·6HO、NaCO等為原料，加入分散劑（如 CHNaOS）在一定溫度

【參考文獻】

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本文編號：2751520