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多相类芬顿法对甲基橙染料废水的降解研究

作　者: 何新凤
导　师: 马红竹
学　校: 陕西师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 多相类芬顿催化降解铁改性催化剂太阳光光催化降解甲基橙染料废水
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国科技的高速发展,印染行业发展迅速,不仅对人们的生活带来了很大的改变,也对环境造成了一定的危害。印染废水具有色度深、水量大、有机物含量高、难以生物降解等特点。印染工业产生的大量废水如果不加处理,直接排放到环境中,这些有机物在厌氧条件下,会形成有毒性芳香胺,会对地下水、土壤等造成严重危害,所以在排放前一定要经过合适的处理。偶氮染料含偶氮基(—N=N—)等官能团、性质稳定,被广泛用于染料行业,是目前造成染料废水的主要污染源。为此,本文以难降解有机废水甲基橙染料废水为处理对象,分别采用沉淀法和浸渍法两种方法制备多相铁改性催化剂,考察其作为多相类芬顿法的催化剂在降解甲基橙染料废水过程的催化性能,在此基础上,又以绿色清洁能源—太阳光为光源,考察对多相类芬顿反应的促进作用,通过对处理后的甲基橙溶液进行脱色率、COD去除率及紫外光谱等进行分析。论文的第一部分首先介绍了染料废水的主要特征及现状,其次分析染料废水的危害。指出了染料废水对人类的生存及环境带来了一定的危害。然后对印染废水的处理现状进行了综述。主要综述了目前染料废水的两大类处理方法：常规处理法和高级氧化法。次外,还指出了甲基橙染料的性质及废水当前的处理现状。最后提出本论文研究目的、内容及创新点。论文的第二部分主要介绍了实验所用的试剂、仪器以及实验所采用的各种分析方法。论文的第三、四部分分别用沉淀法和浸渍法制备多相铁改性催化剂FAC-1和FAC-2,分别用于类芬顿法处理甲基橙染料废水的降解研究。分别考察了催化剂用量、H2O2用量、溶液初始pH和温度等因素对甲基橙染料废水的降解效率的影响,此外还对催化剂寿命进行了考察。结果表明：在pH为3.0、温度为60℃、催化剂用量为9.9 g/L、H2O2添加量为1200 mg/L时,沉淀法改性催化剂FAC-1对染料的最终脱色率和COD去除率分别为99.6%和67.2%,而浸渍法改性催化剂FAC-2对染料的最终脱色率和COD去除率分别为99.1%和52.8%,且两种催化剂重复使用6次都具有高的活性和稳定性。由此可见,沉淀法改性催化剂FAC-1的催化效果优于浸渍法改性的催化剂FAC-2的催化效果。论文的第五部分主要介绍了在类芬顿氧化法的基础上,考察了绿色、无污染的自然资源—太阳光为光源对类芬顿反应的促进作用。分别考察了四种不同体系：光照/催化剂FAC-1/H2O2、黑暗/催化剂FAC-1/H2O2、光照/催化剂FAC-1和光照/H2O2,在处理100 mg/L甲基橙染料废水的催化效率。结果表明：光照/催化剂FAC-1/H2O2条件下的效果最好,在pH为3.0,催化剂用量为9.9 g/L,H2O2添加量为1800 mg/L,光照4 h,在60℃预处理10 min,对100 mg/L的模拟甲基橙染料废水的最终脱色率和COD去除率分别达到99.8%和91.3%。分析结果表明：甲基橙的特征吸收峰完全消失。说明太阳光可明显促进类芬顿反应的进行,对100 mg/L的甲基橙染料废水具有高的脱色率和COD去除率,说明降解达到比较满意的效果。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-28
  1.1 前言  10
  1.2 染料的分类  10-11
  1.3 染料废水的特征及危害  11-13
    1.3.1 染料废水的特征  11-12
    1.3.2 染料废水的危害  12-13
  1.4 染料废水的常规处理技术  13-17
    1.4.1 物理法  13-15
    1.4.2 化学法  15-16
    1.4.3 生物法  16-17
  1.5 染料废水的高级氧化技术  17-25
    1.5.1 湿式氧化法  17-18
    1.5.2 臭氧氧化法  18-19
    1.5.3 超临界水氧化法  19-20
    1.5.4 均相Fenton氧化法  20-22
    1.5.5 多相Fenton-like催化氧化法  22-23
    1.5.6 多相光催化氧化法  23-25
  1.6 本论文研究概况  25-28
    1.6.1 甲基橙染料的性质  25-26
    1.6.2 论文研究意义与目的  26
    1.6.3 论文研究思路与内容  26-27
    1.6.4 论文创新与实际价值  27-28
第2章实验条件与分析方法  28-32
  2.1 前言  28
  2.2 实验试剂及仪器  28-29
    2.2.1 实验试剂  28
    2.2.2 实验仪器  28-29
  2.3 样品的分析测定方法  29-32
    2.3.1 催化剂的表征  29
    2.3.2 水样的分析方法  29-30
    2.3.3 相关公式  30
    2.3.4 铁离子溶出量的测定  30
    2.3.5 实验原理  30-31
    2.3.6 实验试剂  31
    2.3.7 实验步骤  31-32
第3章沉淀法制备铁改性催化剂及其对甲基橙染料废水的降解研究  32-42
  3.1 前言  32
  3.2 实验步骤  32-33
    3.2.1 沉淀法制备铁改性催化剂  32
    3.2.2 实验过程  32-33
  3.3 结果与讨论  33-40
    3.3.1 催化剂结构表征  33-34
    3.3.2 不同催化体系对比试验  34-35
    3.3.3 催化剂FAC-1投加量对染料降解效果的影响  35-36
    3.3.4 H_2O_2投加量对催化降解效果的影响  36-38
    3.3.5 温度对催化降解效果的影响  38
    3.3.6 溶液初始pH对催化降解效果的影响  38-39
    3.3.7 催化剂FAC-1的寿命考察  39-40
    3.3.8 紫外—可见光谱分析  40
  3.4 本章小结  40-42
第4章浸渍法制备铁改性催化剂及其对甲基橙染料废水的降解研究  42-58
  4.1 前言  42
  4.2 实验步骤  42-43
    4.2.1 浸渍法制备铁改性催化剂  42
    4.2.2 实验过程  42-43
  4.3 结果与讨论  43-55
    4.3.1 浸渍法制备催化剂FAC-2影响因素探究  43-45
    4.3.2 催化剂FAC-2的结构表征  45-47
    4.3.3 催化氧化过程的探索  47-55
  4.4 本章小结  55-58
第5章太阳光催化氧化甲基橙染料废水的研究  58-68
  5.1 前言  58
  5.2 实验过程  58
  5.3 结果与讨论  58-66
    5.3.1 催化剂FAC-1投加量对染料降解率的影响  58-60
    5.3.2 H_2O_2投加量对染料降解率的影响  60-61
    5.3.3 不同光照时间对染料降解率的影响  61-62
    5.3.4 不同染料浓度对染料降解率的影响  62-64
    5.3.5 不同反应体系对染料降解率的影响  64-65
    5.3.6 紫外—可见光谱分析  65-66
  5.4 本章小结  66-68
第6章总结和建议  68-70
  6.1 总结  68
  6.2 建议  68-70
参考文献  70-78
致谢  78-80
攻读学位期间的研究成果  80

多相类芬顿法对甲基橙染料废水的降解研究

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