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绿锈对结晶紫的脱色研究

作　者: 牛丛
导　师: 魏雨
学　校: 河北师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 可见光催化氧化 EDTA 绿锈结晶紫脱色率 γ-FeOOH
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前在处理染料废水的众多方法之中,Fenton氧化法及类Fenton氧化法与其它方法相比有着很大的优越性,而且已经取得了显著进展,但反应一般都是在较低pH条件下进行,应用可见光的研究很少,而且很多方法需要加入H₂O₂,致使它们在实际过程中的应用有一定的局限性。因此寻求低成本、高效率的处理染料废水的方法一直备受关注。本论文模拟类Fenton反应,以Fe（Ⅱ） -EDTA体系为基本体系,在近中性条件下,在反应过程中采用可见光源,由于反应过程中有高活性中间产物的生成,可以用来降解某些有机染料,通过改变体系的温度、光照强度、初始pH值等条件,寻求有机染料脱色的有利条件,并对脱色机理进行初步研究,这对处理染料废水的研究具有一定的现实意义。本论文的主要研究内容如下:1.研究了结晶紫脱色的影响因素,考察了体系中EDTA的浓度、初始pH值、光源等因素对结晶紫脱色率的影响。实验表明,降低反应体系中EDTA的浓度或反应的温度、减弱光照强度、增大结晶紫的浓度或者初始pH值均能增大结晶紫的脱色率,但却使反应速率有所降低。调节pH值后加入结晶紫的体系与调节pH值前加入结晶紫的体系相比,前者反应速率较小,但脱色率较高。不同波长的单色可见光催化空气氧化Fe（OH）2的效率不同,在一定的波长范围内,波长越长催化效率越好,但却不利于结晶紫的脱色。不同波长的单色光对反应最终产物的物相及形貌有一定的影响。2.研究了不同条件下反应的最终产物。实验表明,在一定的温度范围内,体系无EDTA、初始pH值为8时,Fe（OH）₂的最终氧化产物为α-FeOOH和γ-FeOOH的混相,当EDTA的浓度到达一定值时,最终产物为纯相的γ-FeOOH。初始pH值为9时,最终氧化产物为α-FeOOH和Fe₃O₄的混相。3.向反应体系中添加微量无机络合剂NaH₂PO₄,分别研究了NaH₂PO₄的加入顺序、光照强度、空气流量对体系的反应速率及结晶紫的脱色率的影响。实验表明,加入NaH₂PO₄后明显延长了绿锈的存在时间,抑制了铁黄的生成,增大了结晶紫的脱色率。无NaH₂PO₄的体系、调节pH后加NaH₂PO₄的体系、调节pH前加NaH₂PO₄的体系,反应所用的时间依次延长,结晶紫的脱色率相应提高。加入NaH₂PO₄后γ-FeOOH的晶化程度明显变差。增大光照强度或增大空气流量,体系的反应速率增大,但是结晶紫的脱色率却有所降低。4.初步研究了绿锈对结晶紫的脱色机理。结果表明:绿锈在结晶紫的脱色过程中起了决定性的作用,绿锈的存在时间越长,结晶紫的脱色效果越好。绿锈对结晶紫有较好的吸附作用,只有吸附在绿锈上的结晶紫才有可能被降解,绿锈与结晶紫发生电子转移破坏了结晶紫的共轭体系从而脱色,其脱色经历了吸附、降解和解析过程。反应过程中产生的强氧化性自由基主要加速了绿锈的氧化,而对结晶紫的降解作用很小。纯相的γ-FeOOH对结晶紫几乎无吸附和降解作用。

绿锈对结晶紫的脱色研究

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