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非均相Fenton法深度降解活性染料废水的研究

作　者: 刘英
导　师: 王梅
学　校: 大连理工大学
专　业: 精细化工
关键词: CuMgAl水滑石 氧化物 活性染料 氧化降解 非均相Fenton
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


Fenton法是一种反应条件温和,氧化效率高的处理废水的方法,但非均相Fenton法存在催化剂难以回收,pH值适应范围窄(一般在3-5之间),反应后易产生铁泥,造成二次污染等问题,大大限制了该技术的应用。本文用CuMgAl水滑石及其氧化物固相催化剂,以COD脱除率,脱色率,Cu2+的溶出作为催化剂活性及稳定性的评价指标,优化催化剂的制备工艺,探讨提高催化剂稳定性的方法,并系统的研究非均相Fenton法降解工艺。采用共沉淀法和焙烧还原法制备CuMgAl类水滑石化合物,通过X射线衍射、红外光谱,热重及电感耦合等离子体对类水滑石化合物结构及元素进行表征。比较不同制备方法及铜含量对催化剂性能的影响,选用共沉淀法制备的Cu0.20Mg0.55Al0.25水滑石为目标催化剂,考察了反应温度、反应时间、H2O2用量及溶液初始pH值对降解反应的影响。研究结果表明,该催化剂具有较高的催化反应活性,在pH=7,H2O2用量为3.05 mmol,反应时间2 h,温度70℃下,初始质量浓度为1 g/L的活性黄X-6G染料废水的COD脱除率达到93.5%,脱色率达到100%。与均相Fenton催化剂相比,Cu0.20Mg0.55Al0.25水滑石催化剂有更宽的pH适用范围,pH值在3-10之间均有良好的催化活性。并且,该催化体系对其它的偶氮型染料如活性艳红K-2BP,活性黄X-GL及蒽醌型活性艳蓝KN-R都有较好的降解效果。以共沉淀法制备的Cu0.20Mg0.55Al0.25水滑石为前驱体制备含铜氧化物,比较焙烧温度对催化剂稳定性及结构的影响,发现800℃下焙烧的Cu0.20800的稳定性最佳。将Cu0.20800用于深度氧化降解活性黄X-6G模拟染料废水的反应中,研究发现,以Cu0.20800为催化剂,可实现1g/L的活性黄X-6G溶液COD脱除率77.6%,脱色率100%。并且Cu0.20800的催化活性基本不受溶液初始pH值的影响,pH值在3-10之间均有良好的催化活性。循环实验表明催化剂稳定并且可以重复利用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-31
  1.1 活性染料及活性染料废水  11-12
    1.1.1 活性染料概述  11-12
    1.1.2 活性染料废水的特点  12
    1.1.3 活性染料废水的危害  12
  1.2 染料废水处理方法  12-16
    1.2.1 物理法  12-13
    1.2.2 化学法  13-15
    1.2.3 生物法  15-16
  1.3 Fenton法处理染料废水概述  16-22
    1.3.1 Fenton试剂及Fenton反应机理  16-18
    1.3.2 均相Fenton反应处理活性染料废水研究进展  18-19
    1.3.3 非均相Fenton反应处理活性染料废水进展  19-22
  1.4 类水滑石化合物的发展概述  22-29
    1.4.1 类水滑石化合物的结构及性质  22-24
    1.4.2 类水滑石化合物的制备方法  24-27
    1.4.3 类水滑石化合物的应用  27-29
  1.5 论文选题目的、意义和内容  29-31
2 实验部分  31-40
  2.1 实验仪器及试剂  31-32
  2.2 催化剂的表征方法  32-33
    2.2.1 粉末X射线衍射表征(XRD)  32
    2.2.2 红外表征(FI-IR)  32
    2.2.3 热重表征(TG-DTA)  32-33
    2.2.4 元素分析(ICP)  33
  2.3 催化降解反应  33-34
    2.3.1 反应原理  33
    2.3.2 反应装置  33
    2.3.3 降解反应  33-34
  2.4 分析方法  34-40
    2.4.1 COD的测定  34-35
    2.4.2 溶液脱色率的测定  35-36
    2.4.3 铜离子含量的测定  36-38
    2.4.4 H_2O_2含量的测定  38-40
3 CuMgAl类水滑石催化氧化活性染料深度降解的研究  40-60
  3.1 引言  40
  3.2 催化剂的制备  40-41
  3.3 结果与讨论  41-58
    3.3.1 CuMgAl类水滑石化合物的表征  41-47
    3.3.2 CuMgAl类水滑石化合物的吸附性能比较  47-48
    3.3.3 不同制备方法对水滑石性能的影响  48
    3.3.4 铜含量对Cu_xMg_yAl_z水滑石性能的影响  48-50
    3.3.5 各种因素对降解反应的影响  50-56
    3.3.6 催化剂活性组分Cu~(2+)溶出问题研究  56-58
    3.3.7 处理其他染料废水的研究  58
  3.4 本章小结  58-60
4 CuMgAl氧化物催化氧化活性染料深度降解的研究  60-73
  4.1 引言  60
  4.2 氧化物的制备  60-61
  4.3 结果与讨论  61-72
    4.3.1 氧化物的表征  61-64
    4.3.2 焙烧温度对氧化物性能的影响  64-66
    4.3.3 各种因素对降解反应的影响  66-71
    4.3.4 催化剂的循环利用  71-72
    4.3.5 处理其他染料废水的研究  72
  4.4 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  79-80
致谢  80-81

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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