本文關(guān)鍵詞：微波耦合磁性復(fù)合材料誘導(dǎo)催化降解染料廢水的實驗研究

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【摘要】：染料廢水具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定、高化學(xué)需氧量的特性,其處理一直以來都是廢水處理領(lǐng)域的難點(diǎn)。近年來,微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)在處理染料廢水方面得到了廣泛研究。本研究通過將不同微波損耗機(jī)制的材料進(jìn)行復(fù)合,制備了具有強(qiáng)吸波能力的納米磁性復(fù)合材料作為微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)過程的催化劑。本研究采用微波耦合不同的催化劑對染料廢水進(jìn)行降解和脫色,希望通過實驗研究來探究染料降解效果的影響因素,找出高效快速的脫色條件和方法。首先,通過NaBH_4還原法制備了納米零價鐵(nZVI)顆粒。將甲基橙作為模擬有機(jī)染料的目標(biāo)污染物,在pH=7.0和I=0.1條件下,通過改變納米零價鐵粉的投加量和微波功率,研究了甲基橙的降解速率和效率,并且采用指數(shù)模型模擬了水中甲基橙的降解過程。通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),與單獨(dú)使用納米零價鐵情況相比,納米零價鐵與微波聯(lián)用可在更短的時間內(nèi)(5min)來實現(xiàn)更高的染料脫除效率。然后,為了改善納米零價鐵易團(tuán)聚的特性,將其負(fù)載到石墨烯上,得到石墨烯負(fù)載納米零價鐵(GrFe)磁性復(fù)合材料,并且研究了該復(fù)合材料在微波誘導(dǎo)下催化氧化降解甲基橙的特征及規(guī)律。對微波降解甲基橙的各種實驗條件和因素,如石墨烯負(fù)載納米零價鐵的投加量、甲基橙初始濃度、微波輻射功率和時間等,進(jìn)行了系統(tǒng)研究實驗。對于初始濃度為50mg/L的甲基橙溶液,當(dāng)石墨烯負(fù)載納米零價鐵樣品的投加量為3 g/L,微波功率為720 W,微波輻射時間為5 min時,甲基橙的降解效率為98.1%。一系列實驗表明,甲基橙去除效率隨著石墨烯負(fù)載納米零價鐵的投加量和微波功率的增加而上升,但卻隨染料初始濃度值的增加而降低。最后,通過使用水熱法制備了粉煤灰/CoFe_2O_4磁性復(fù)合材料,并研究了其作為催化劑在微波輻射下降解孔雀石綠的效果。采用各種表征手段對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌以及性質(zhì)分析,如XRF,XRD,SEM,FTIR,BET和VSM等。在初始條件pH=7.0和I=0.1下,研究了催化劑投加量、微波功率以及微波輻射時間對孔雀石綠去除率的影響。對于濃度為25 mg/L的模擬孔雀石綠廢水,在催化劑添加量為2 g/L和微波功率為720 W的實驗條件下,孔雀石綠溶液的染料降解率可以達(dá)到96.7%。微波加熱不依賴于介質(zhì)由外向內(nèi)的熱傳導(dǎo),被加熱體系能夠迅速吸收微波并將其轉(zhuǎn)換為熱能。同時,微波能夠誘導(dǎo)強(qiáng)吸波介質(zhì)迅速升溫,進(jìn)而激發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性活性氧,從而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。因此,本研究為染料廢水的處理提供了一種高效、快速、節(jié)能的方式,解決催化劑回收問題、并且沒有二次污染問題,在有機(jī)廢水處理中很有應(yīng)用前景,有利于工業(yè)應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703;O643.36

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