本文關(guān)鍵詞：造紙污泥活性炭在非均相Fenton體系中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：染料廢水的成份復(fù)雜、色度高、生物降解難度大,其處理一直是工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的難題。近年來,非均相Fenton技術(shù)發(fā)展迅猛,在印染廢水處理領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。非均相Fenton技術(shù)的核心在于非均相Fenton催化劑,開發(fā)高效穩(wěn)定、來源廣泛、廉價的催化劑載體十分重要。造紙污泥具有來源廣泛、無機成分含量高、處置困難等特點,利用其制備活性炭可作為一種潛在的非均相Fenton催化劑載體來源,同時可實現(xiàn)造紙污泥的資源化利用。本文提出了一種利用造紙污泥(PMS)制備活性炭載體,并合成負載型鐵銅二元金屬非均相Fenton催化劑,用于處理染料廢水的新思路。造紙污泥經(jīng)炭化活化后制備活性炭作為催化劑載體,與FeSO4·7H2O、CuSO4·7H2O進行混合焙燒制備非均相Fenton催化劑,并以合成染料亞甲基藍模擬廢水為目標污染物,系統(tǒng)地研究了非均相Fenton體系對亞甲基藍模擬廢水的處理性能、評價了催化劑的穩(wěn)定性和初步探索了非均相Fenton反應(yīng)亞甲基藍的降解機理。文章的主要研究結(jié)論如下：1、確定了造紙污泥活性炭(SAC)的最優(yōu)制備條件。造紙污泥的最佳炭化條件為在氮氣保護條件下,將造紙污泥放入管式爐中800℃下熱解2h制成污泥炭(SC),最佳活化條件為使用濃度5mol/L的硫酸(固液比為0.1)進行活化改性,制備的造紙污泥活性炭比表面積高達231.21m2/g,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達,且表面官能團豐富。利用此活性炭制備的載鐵催化劑,除包含其他催化劑所共有的Fe203晶體之外,其所特有的主要物相還包括堿式硫酸鐵和羥基硫酸鐵,可以更好地促進羥基自由基的產(chǎn)生,有效拓寬了反應(yīng)體系的pH范圍。2、利用造紙污泥活性炭制備出性能優(yōu)越的負載鐵銅二元金屬的非均相Fenton催化劑(SAC-Fe/Cu-500℃)。結(jié)合非均相Fenton體系對亞甲基藍溶液的降解效果及相關(guān)的表征結(jié)果確定了催化劑的最佳制備條件為：將負載總量為20mmol且摩爾比例為9：1的FeSO4·7H2O和CuSO4·7H2O負載于2g的造紙污泥活性炭載體上,焙燒溫度為500℃,焙燒時間為120min。在相同的制備條件下,負載鐵銅二元金屬的非均相Fenton催化劑相對于只負載單金屬的催化劑,表面顆粒的粒徑明顯變小,分散更為均勻,并能有效促進催化劑表面α-Fe2O3晶體的生成。同時催化劑中銅氧化物含量增加,在降解過程中雙金屬離子可以表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。3、開展了非均相Fenton降解亞甲基藍的性能研究。非均相Fenton體系中雙金屬催化劑(SAC-Fe/Cu-500℃)對亞甲基藍的降解效果較好且用量較少；該非均相Fenton體系催化降解100mL初始濃度100mg/L的亞甲基藍溶液的最佳條件為：催化劑的投加量為0.1g/L,H2O2的投加量為6mL/L,初始pH值為4；此條件下反應(yīng)80min后,亞甲基藍的脫色率接近100%,TOC去除率為71.14%,優(yōu)化后體系的處理效果較好；反應(yīng)后的含鐵污泥產(chǎn)生量較少,催化劑具有較好的穩(wěn)定性和壽命,具有較高的使用價值。4、初步探究了非均相Fenton體系降解亞甲基藍的反應(yīng)機理。反應(yīng)過程中亞甲基藍分子被破壞,反應(yīng)80min后反應(yīng)液在664nm處和其它幾處主要吸收峰均逐漸減弱到基本消失,亞甲基藍脫色反應(yīng)基本完成,但此時溶液中的礦化率只有71.14%,說明該體系中染料的礦化滯后于脫色：非均相Fenton反應(yīng)是亞甲基藍降解的主要路徑,催化劑表面金屬離子溶出而導(dǎo)致的均相Fenton反應(yīng)是亞甲基藍降解的次要路徑(占38.7%)；通過反應(yīng)動力學(xué)研究表明,體系的反應(yīng)速率與初始pH呈負相關(guān),與催化劑和H202的投加量均呈正相關(guān),其中初始pH值的影響最大,H202投加量的影響最小。
【關(guān)鍵詞】：印染廢水 造紙污泥 活性炭 非均相Fenton 亞甲基藍
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X793
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-15
• 第一章 緒論15-30
• 1.1 課題背景15-16
• 1.2 印染廢水概述16-23
• 1.2.1 印染廢水的產(chǎn)生16-17
• 1.2.2 印染廢水的特點17-18
• 1.2.3 印染廢水的危害18-19
• 1.2.4 印染廢水的治理技術(shù)19-23
• 1.3 非均相Fenton氧化技術(shù)的研究進展23-26
• 1.3.1 非均相Fenton技術(shù)概述23-24
• 1.3.2 非均相Fenton反應(yīng)機理24
• 1.3.3 非均相Fenton技術(shù)分類24-26
• 1.4 造紙污泥的資源化利用現(xiàn)狀26-28
• 1.4.1 造紙污泥的概述26
• 1.4.2 造紙污泥的處置26-27
• 1.4.3 造紙污泥的資源化利用27-28
• 1.5 研究內(nèi)容28-30
• 第二章 實驗材料與方法30-37
• 2.1 實驗試劑與儀器30-31
• 2.1.1 實驗試劑30
• 2.1.2 實驗儀器30-31
• 2.2 污泥活性炭的制備31
• 2.3 催化劑的制備31-32
• 2.4 表征方法32
• 2.5 催化劑性能測定實驗32-34
• 2.5.1 模擬印染廢水32-33
• 2.5.2 實驗方法33-34
• 2.6 分析方法34-37
• 2.6.1 亞甲基藍溶液濃度的測定34-35
• 2.6.2 亞甲基藍溶液脫色率測定方法35
• 2.6.3 亞甲基藍溶液TOC的測定35
• 2.6.4 反應(yīng)過程中溶液的UV-Vis圖譜分析35
• 2.6.5 催化劑溶出金屬物質(zhì)的測定35-36
• 2.6.6 反應(yīng)動力學(xué)分析方法36-37
• 第三章 造紙污泥活性炭的制備與表征37-46
• 3.1 造紙污泥活性炭的制備37-41
• 3.1.1 污泥炭的制備37-38
• 3.1.2 污泥炭的活化改性38-41
• 3.2 造紙污泥活性炭的表征41-45
• 3.2.1 掃描電子顯微鏡的分析41-42
• 3.2.2 比表面積的分析42
• 3.2.3 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分析42-43
• 3.2.4 X-射線衍射(XRD)分析43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 催化劑的制備與表征46-56
• 4.1 催化劑制備條件的優(yōu)化研究46-50
• 4.1.1 金屬負載量對催化劑活性的影響研究46-47
• 4.1.2 焙燒溫度對催化劑活性的影響研究47-48
• 4.1.3 焙燒時間對催化劑活性的影響研究48-49
• 4.1.4 雙金屬負載摩爾比例對催化劑活性的影響研究49-50
• 4.2 催化劑的表征50-54
• 4.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)分析50-51
• 4.2.2 比表面積分析51-52
• 4.2.3 X-射線衍射(XRD)分析52-53
• 4.2.4 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分析53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 非均相Fenton降解亞甲基藍的性能研究56-66
• 5.1 催化劑的活性研究56-58
• 5.2 非均相Fenton體系工藝參數(shù)的優(yōu)化研究58-62
• 5.2.1 催化劑投加量的影響58-59
• 5.2.2 H_2O_2投加量的影響59-61
• 5.2.3 不同初始pH值的影響61-62
• 5.3 催化劑的穩(wěn)定性評價62-64
• 5.3.1 催化劑的重復(fù)使用性能62-63
• 5.3.2 反應(yīng)體系中金屬離子的溶出63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第六章 非均相Fenton降解亞甲基藍的機理研究66-77
• 6.1 亞甲基藍降解的UV-Vis分析66-67
• 6.2 金屬離子溶出對反應(yīng)的影響67-69
• 6.2.1 反應(yīng)過程中溶出Fe、Cu的動態(tài)變化67-68
• 6.2.2 反應(yīng)過程中均相Fenton的貢獻率68-69
• 6.3 反應(yīng)機理和動力學(xué)研究69-75
• 6.3.1 反應(yīng)機理討論69
• 6.3.2 反應(yīng)動力學(xué)研究69-75
• 6.4 本章小結(jié)75-77
• 第七章 結(jié)論與展望77-80
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 創(chuàng)新點78
• 7.3 展望78-80
• 參考文獻80-89
• 個人簡歷89
• 學(xué)習(xí)經(jīng)歷89
• 參加項目89
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果89

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