【摘要】：風(fēng)化煤經(jīng)過風(fēng)化氧化后,部分失去作為動(dòng)力燃料的價(jià)值,但風(fēng)化煤含有大量再生腐植酸,腐植酸具有吸附、絡(luò)合和離子交換等性能,現(xiàn)已在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)保方面有著廣泛的應(yīng)用,尤其是小分子量的腐植酸在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。選擇合適的催化劑來提高風(fēng)化煤制備腐植酸的產(chǎn)率及降低腐植酸的分子量備受關(guān)注。腐植酸在應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域過程中,部分會(huì)流失到水體,其中溶于水的富里酸(FA)作為前驅(qū)物在飲用水消毒過程中會(huì)生成具有毒性的副產(chǎn)物三鹵甲烷(DBPS),對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅。因此對(duì)于飲用水中富里酸的控制已成為水處理界所關(guān)注的重要問題。近年來,鉬酸鹽材料作為一類新型的催化材料,具有高表面能、多活性點(diǎn)、高選擇性等優(yōu)點(diǎn),越來越多的應(yīng)用在有機(jī)物降解方面。本實(shí)驗(yàn)制備了Co Mo O4、Ni Mo O4鉬酸鹽催化劑,應(yīng)用于風(fēng)化煤提取腐植酸,探討了其對(duì)腐植酸產(chǎn)率、分子結(jié)構(gòu)的影響;制備了Ag2O-Bi2Mo O6,用于降解水體中富里酸,對(duì)其降解動(dòng)力學(xué)、作用機(jī)理進(jìn)行探討。結(jié)果如下:(1)以新疆風(fēng)化煤為原料,提取腐植酸產(chǎn)率為目標(biāo),負(fù)載型催化劑Co Mo O4/Si O2和Ni Mo O4/Si O2較負(fù)載前具有更好的催化效果,其中Ni Mo O4/Si O2對(duì)新疆風(fēng)化煤催化作用最為明顯,在實(shí)驗(yàn)選擇的適宜溫度80℃、催化劑與煤樣最佳質(zhì)量比為0.01 g/1 g條件下可使腐植酸的產(chǎn)率提高到57.03%。由提取腐植酸的紅外光譜和吸光度比值(E4/E6)分析表明,在催化劑的作用下所得腐植酸羧酸根,芳烴C=C雙鍵,氫鍵締合羰基-C=O-的數(shù)量有所增加,分子量減小。以羅丹明B作為降解目標(biāo),采用Ni Mo O4/Si O2對(duì)其催化降解,探討鉬酸鹽催化劑對(duì)有機(jī)物降解的作用機(jī)理。結(jié)果表明羅丹明B的降解是一個(gè)逐漸脫乙基生成無色有機(jī)中間產(chǎn)物,進(jìn)而羥基化使苯氨基、羰基鍵被破壞的過程。從而推測本實(shí)驗(yàn)催化劑在風(fēng)化煤硝化氧解過程中的作用機(jī)理的一種可能:促使風(fēng)化煤中類似羅丹明B結(jié)構(gòu)的大分子逐漸脫乙基,進(jìn)而使中間產(chǎn)物不斷羥基化而形成具有苯環(huán)等不飽和結(jié)構(gòu)的有機(jī)產(chǎn)物。(2)制備Bi2Mo O6并對(duì)其摻雜銀元素,作用于水體中富里酸的光催化降解。XRD和EDS分析表明,實(shí)驗(yàn)制備樣品均為γ-Bi2Mo O6,且Ag2O成功地?fù)诫s到了鉬酸鉍中;SEM照片顯示,Bi2Mo O6納米片摻雜Ag2O后尺寸減小,比表面積增大;UV-Vis分析表明,Bi2Mo O6摻雜Ag2O后在可見光區(qū)的吸收增強(qiáng),可見光催化活性提高。光催化活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Bi2Mo O6的活性隨Ag2O摻雜濃度的增加先提高后降低,得出最佳摻銀量為1.5%。通過探究FA光降解的各種影響因素得出,催化劑最佳投加量為0.6 g·L-1,在富里酸初始濃度減小、溶液p H值減小時(shí)有助于FA的去除。Ag2O-Bi2Mo O6光催化降解FA 3 h降解率達(dá)96%,礦化率達(dá)68%。FA的光催化降解反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)為0.0195min-1。機(jī)理研究表明,在FA的光催化降解中具有強(qiáng)氧化性的空穴和·OH起到主要作用。采用發(fā)光細(xì)菌法對(duì)FA光降解的產(chǎn)物進(jìn)行生物毒性測試,經(jīng)Ag2O-Bi2Mo O6光催化處理2 h后FA溶液的生物毒性降低了約90%。用Ag2O-Bi2Mo O6光催化降解水質(zhì)中天然污染物FA,毒性降低效果顯著。
【圖文】：

2.3.1.2 結(jié)構(gòu)分析（XRD）XRD 通過對(duì)樣品進(jìn)行 X 射線衍射獲得其衍射圖譜。分析圖譜能夠獲得樣品的成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或晶體擇優(yōu)取向等信息。Intensity/(a.u.)SiO2NiMoO4NiMoO4/SiO2CoMoO4CoMoO4/SiO2圖 2-1 樣品的掃描電鏡照片F(xiàn)ig. 2-1 SEM images of samples

鉬酸鹽類催化劑在腐植酸提取及富里酸降解方面的應(yīng)用Bi2MoO6。與未摻雜的 Bi2MoO6樣品相比，摻雜后的樣品在 2θ=32.8o 處出現(xiàn) Ag2O 的(111)晶面的衍射峰，說明 Ag2O 成功摻雜到 Bi2MoO6中。3.3.1.2 樣品的形貌分析（SEM）由圖 3-2 可知，制備的所有樣品均為片狀結(jié)構(gòu)，，但其表面形貌有著明顯的差別，Bi2MoO6表面平滑，而摻雜 Ag2O 的樣品表面明顯有小塊顆粒出現(xiàn)，顆粒大小 20～50nm，且分布均勻�？梢钥闯� Ag2O 生成小塊顆粒，沉積在鉬酸鉍的表面。純 Bi2MoO6直徑大約為 0.5~3 μm，厚度在 80 nm 左右，Ag2O 摻雜后導(dǎo)致 Bi2MoO6的尺寸和厚度下降，其中摻銀量為 1.5%時(shí)，樣品的尺寸和厚度最小。對(duì)摻銀量為 1.5%的 Bi2MoO6進(jìn)行能量色散顯微（EDS）分析，結(jié)果如圖 3-3 所示，Ag、Mo、Bi 和 O 的摩爾比約為0.2:1:1.7:3.2，可見圖 3-2 中的納米片狀結(jié)構(gòu)應(yīng)該為 Ag2O-Bi2MoO6，且 Ag2O 的摻雜量為 1.5%。a b c
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：2540041