【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，同時產(chǎn)生大量有機(jī)廢水，成分較為復(fù)雜，許多難降解有機(jī)污染物存在于水體中，它們毒性大，很難用常規(guī)的物化和生化方法進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放，造成極嚴(yán)重的環(huán)境污染，治理水污染已成為當(dāng)前我國城鎮(zhèn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中迫切需要解決的重要問題，因此，尋求高效的水污染處理技術(shù)已成為當(dāng)前國內(nèi)外研究工作者的研究熱點(diǎn)，高級氧化技術(shù)是當(dāng)前難降解有機(jī)廢水治理方向重要技術(shù)手段。本論文分別以甲基橙、酸性大紅GR為模擬污染物，考察了光催化氧化技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)的處理效果，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了光催化-催化濕式氧化技術(shù)體系，以活性艷紅X-3B為模擬污染物，考察了各因素的影響，得出動力學(xué)方程，同時探討該技術(shù)協(xié)同機(jī)理，并對工業(yè)有機(jī)廢水處理進(jìn)行了研究。 本文首先研究了光催化氧化技術(shù)處理甲基橙溶液的效果。采用水熱法制備出了不同形貌的ZnO納米陣列，以甲基橙溶液為模擬有機(jī)廢水考察了它們各自在紫外光下的催化性能。并對不同形貌的ZnO形貌的生長機(jī)理進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過控制pH、添加不同活性劑等反應(yīng)條件可以調(diào)控納米ZnO樣品的形貌，得到比表面積大、催化活性高的催化劑。為了提高單一半導(dǎo)體在催化過程中對污染物的降解效率，分別將TiO2、CuO等與ZnO復(fù)合，可控制備納米TiO2/ZnO，CuO/ZnO等復(fù)合催化劑，結(jié)果表明兩種半導(dǎo)體在降解過程中發(fā)揮了協(xié)同作用，共同促進(jìn)了催化劑的降解效率，其中納米CuO/ZnO復(fù)合催化劑的催化活性最高，有效地提高了光催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水效果。 其次，研究了催化濕式氧化技術(shù)對模擬酸性大紅GR有機(jī)廢水的處理效果。通過對各過渡金屬催化性能的比較、復(fù)合及稀土Ce改性催化活性和催化劑穩(wěn)定性研究，制備工藝的改進(jìn)，采用浸漬法以γ-Al2O3為載體制備了高催化性能CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑，并在常壓下以該催化劑處理酸性大紅GR模擬染料難降解有機(jī)廢水，通過單因素及正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究，得出處理模擬該廢水最佳處理工藝條件：處理600mg/L的酸性大紅GR模擬難降解有機(jī)廢水（其CODCr值為396.85mg/L），反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間2.5h、催化劑加入量為2.5g、30%H2O2加入量為0.5mL、進(jìn)水pH值為4，廢水CODCr去除率和脫色率分別達(dá)到86.13%和99.91%，降解效果顯著。 在集合光催化氧化技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了光催化-催化濕式氧化新工藝體系�？疾炝艘訡uO-ZnO-CeO2/γ-Al_2O_3為催化劑對活性艷紅X-3B模擬有機(jī)染料廢水處理工藝條件，并通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化工藝，得出最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度54℃，反應(yīng)時間2.7h，催化劑投加量2.6g，H_2O_2投加量0.62mL，pH值3.4。此時脫色率可達(dá)99.33%。 采用ELKM動力學(xué)模型進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，對光催化-催化濕式氧化降解活性艷紅X-3B進(jìn)行了動力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)符合偽一級動力學(xué)模型；反應(yīng)動力學(xué)表觀速率常數(shù)隨溫度升高有所增加，且與反應(yīng)溫度關(guān)系符合Arrhenius方程，表觀活化能為32.79kJ/mol，表觀動力學(xué)方程為： 利用UV-Vis、IR和GC-MS等檢測手段分析光催化-催化濕式氧化工藝處理染料活性艷紅X-3B中間產(chǎn)物進(jìn)行分析，推測其降解路徑，并由此推斷光催化-催化濕式氧化工藝處理有機(jī)染料廢水降解機(jī)理和協(xié)同效應(yīng)，符合自由基機(jī)理，羥基自由基起主要作用。 最后，比較光催化-催化濕式氧化工藝和催化濕式氧化工藝處理實(shí)際工業(yè)有機(jī)廢水處理效果，結(jié)果表明，光催化-催化濕式氧化工藝所要求溫度更低和雙氧水投加量更少，處理效率更佳，降低了能耗、物耗，為環(huán)境友好的處理工藝。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【圖文】：

ZnO的光催化降解機(jī)理Fig.1.2ThephotocatalysismechanismofZnO

圖 1.3 受光照時半導(dǎo)體內(nèi)載流子的變化 The semiconductor illumination changes by carriers under i中，ZnO 作為催化劑，表面被高于隙能的光子穴（h+），空穴（h+）具有較強(qiáng)的氧化性，水分[31]

圖 1.5 水熱法制備的 ZnO SEM 圖Fig.1.5 The SEM images of ZnO prepared by hythermal method1.3.3.3 固相法固相法也是制備納米 ZnO 光催化劑的一種重要方法。該方法主要采用Zn(NO)·6HO、NaCO等為原料，加入分散劑（如 CHNaOS）在一定溫度

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2751520