本文關鍵詞：原位法制備銅藻基載鐵活性炭及其去除亞甲基藍研究

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【摘要】：活性炭是一種比表面積大、化學性質穩(wěn)定的吸附劑和催化劑載體,被廣泛地應用于水處理領域。不同原料和方法制得的活性炭,孔隙結構和表面化學性質相差較大,對不同吸附質的吸附性能差別較大。研究表明,通過改性在活性炭上負載一定量的鐵及其氧化物,既可以提高活性炭對某些物質的吸附能力,又可以將其用作某些反應如光催化和非均相Fenton氧化等反應的催化劑。本文以一種大型海藻—銅藻為原料,FeCl_3·6H_2O為活化劑,采用超聲浸漬-原位合成法制備了銅藻基載鐵活性炭復合材料(Fe/SAC),以活性炭得率和亞甲基藍吸附值為指標,通過正交法考察了活化溫度、活化時間和浸漬比的影響,采用X射線衍射、掃描電鏡和比表面積分析儀對最優(yōu)結果進行了表征,并考察了Fe/SAC吸附亞甲基藍的熱力學與動力學特性。分別以Fe/SAC為吸附劑和非均相Fenton氧化反應的催化劑,對高濃度亞甲基藍模擬廢水進行處理,考察對比了不同體系中Fe/SAC去除亞甲基藍的效果,對Fe/SAC進行回收利用,考察了Fe/SAC的循環(huán)再生性能。結果表明:(1)以銅藻為原料,FeCl_3·6H_2O為活化劑,采用超聲浸漬-原位合成法制備Fe/SAC的最佳工藝條件為:活化溫度600℃、活化時間1 h、浸漬比1:1,此時的Fe/SAC得率為39.5%,亞甲基藍吸附值較ZnCl_2法銅藻基活性炭提高了約42%。該條件下成功制備了負載有Fe_3O_4和FeO的磁性Fe/SAC復合材料,比表面積為558.31 m2·g~(-1),平均孔徑約為7.7 nm。(2)準二級動力學模型能夠很好地模擬亞甲基藍在Fe/SAC上的吸附動力學過程,亞甲基藍在Fe/SAC上的吸附以化學吸附占主導;顆粒內擴散擬合結果表明該吸附過程由多個吸附階段共同控制。(3)Langmuir模型適于描述亞甲基藍在Fe/SAC上的吸附平衡過程,313 K下單分子層飽和吸附量為268.10 mg·g~(-1)。熱力學分析表明,該吸附過程是熵增加的自發(fā)吸熱過程(ΔS0、ΔG0、ΔH0),升溫有利于吸附。(4)作為一種新型非均相Fenton氧化反應的催化劑,Fe/SAC具有較高的催化活性,對高濃度亞甲基藍模擬廢水具有較好的處理效果。Fe/SAC催化的非均相Fenton氧化反應受溶液初始濃度、pH值、反應溫度、Fe/SAC投加量和H_2O_2投加量等因素影響。(5)Fe/SAC性質穩(wěn)定,鐵離子溶出濃度低,作為非均相Fenton氧化反應的催化劑,Fe/SAC循環(huán)再生性能良好。
【關鍵詞】：銅藻 原位合成法 載鐵活性炭 亞甲基藍 吸附 非均相Fenton
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703;TQ424
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 染料廢水處理研究進展10-16
• 1.2.1 物理法10-13
• 1.2.2 化學法13-16
• 1.2.3 生物法16
• 1.3 Fenton氧化技術在水處理中的應用16-20
• 1.3.1 均相Fenton氧化技術18-19
• 1.3.2 非均相Fenton氧化技術19-20
• 1.4 載鐵活性炭在水處理中的研究進展20-23
• 1.4.1 載鐵活性炭制備方法21-22
• 1.4.2 載鐵活性炭在水處理中的應用22-23
• 1.5 本論文的研究意義及內容23-25
• 1.5.1 研究意義23
• 1.5.2 主要研究內容23-24
• 1.5.3 技術路線24-25
• 第二章 實驗材料與方法25-36
• 2.1 實驗藥品與主要儀器裝置25-28
• 2.1.1 實驗藥品25
• 2.1.2 實驗原料25-26
• 2.1.3 實驗儀器26
• 2.1.4 實驗裝置26-28
• 2.2 實驗方法28-33
• 2.2.1 銅藻基載鐵活性炭（Fe/SAC）的制備28-29
• 2.2.2 Fe/SAC的表征29
• 2.2.3 Fe/SAC吸附亞甲基藍實驗29-31
• 2.2.4 非均相Fenton反應降解亞甲基藍單因素實驗31-32
• 2.2.5 Fe/SAC穩(wěn)定性及再生實驗32-33
• 2.3 分析方法33-36
• 2.3.1 Fe/SAC得率的計算33
• 2.3.2 Fe/SAC亞甲基藍吸附值的測定33
• 2.3.3 亞甲基藍濃度的測定33-34
• 2.3.4 Fe~(2+)及Fe~(3+)濃度的測定34-36
• 第三章 銅藻基載鐵活性炭的制備及表征36-42
• 3.1 Fe/SAC最優(yōu)制備工藝條件的確定36-38
• 3.2 Fe/SAC表征結果38-41
• 3.2.1 比表面積及孔結構38-40
• 3.2.2 掃描電鏡分析40
• 3.2.3 X射線衍射分析40-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 Fe/SAC吸附亞甲基藍動力學及熱力學研究42-50
• 4.1 Fe/SAC吸附亞甲基藍動力學分析42-46
• 4.2 Fe/SAC吸附亞甲基藍等溫模型46-48
• 4.3 Fe/SAC吸附亞甲基藍熱力學分析48-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第五章 Fe/SAC催化非均相Fenton反應降解亞甲基藍研究50-60
• 5.1 不同體系下亞甲基藍去除效果研究50-52
• 5.2 Fe/SAC催化非均相Fenton反應降解亞甲基藍影響因素52-57
• 5.2.1 pH對亞甲基藍去除率的影響52-53
• 5.2.2 Fe/SAC投加量對亞甲基藍去除率的影響53-54
• 5.2.3 H_2O_2用量對亞甲基藍去除率的影響54-55
• 5.2.4 亞甲基藍初始濃度對去除率的影響55-56
• 5.2.5 反應溫度對亞甲基藍去除率的影響56-57
• 5.3 Fe/SAC穩(wěn)定性及循環(huán)再生性能57-58
• 5.4 本章小結58-60
• 第六章 結論與展望60-62
• 6.1 結論60-61
• 6.2 創(chuàng)新點61
• 6.3 展望61-62
• 參考文獻62-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70

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