本文關鍵詞：微波耦合磁性復合材料誘導催化降解染料廢水的實驗研究

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【摘要】：染料廢水具有結構復雜、性質穩(wěn)定、高化學需氧量的特性,其處理一直以來都是廢水處理領域的難點。近年來,微波誘導催化氧化技術在處理染料廢水方面得到了廣泛研究。本研究通過將不同微波損耗機制的材料進行復合,制備了具有強吸波能力的納米磁性復合材料作為微波誘導催化反應過程的催化劑。本研究采用微波耦合不同的催化劑對染料廢水進行降解和脫色,希望通過實驗研究來探究染料降解效果的影響因素,找出高效快速的脫色條件和方法。首先,通過NaBH_4還原法制備了納米零價鐵(nZVI)顆粒。將甲基橙作為模擬有機染料的目標污染物,在pH=7.0和I=0.1條件下,通過改變納米零價鐵粉的投加量和微波功率,研究了甲基橙的降解速率和效率,并且采用指數(shù)模型模擬了水中甲基橙的降解過程。通過實驗結果發(fā)現(xiàn),與單獨使用納米零價鐵情況相比,納米零價鐵與微波聯(lián)用可在更短的時間內(nèi)(5min)來實現(xiàn)更高的染料脫除效率。然后,為了改善納米零價鐵易團聚的特性,將其負載到石墨烯上,得到石墨烯負載納米零價鐵(GrFe)磁性復合材料,并且研究了該復合材料在微波誘導下催化氧化降解甲基橙的特征及規(guī)律。對微波降解甲基橙的各種實驗條件和因素,如石墨烯負載納米零價鐵的投加量、甲基橙初始濃度、微波輻射功率和時間等,進行了系統(tǒng)研究實驗。對于初始濃度為50mg/L的甲基橙溶液,當石墨烯負載納米零價鐵樣品的投加量為3 g/L,微波功率為720 W,微波輻射時間為5 min時,甲基橙的降解效率為98.1%。一系列實驗表明,甲基橙去除效率隨著石墨烯負載納米零價鐵的投加量和微波功率的增加而上升,但卻隨染料初始濃度值的增加而降低。最后,通過使用水熱法制備了粉煤灰/CoFe_2O_4磁性復合材料,并研究了其作為催化劑在微波輻射下降解孔雀石綠的效果。采用各種表征手段對樣品進行了結構、形貌以及性質分析,如XRF,XRD,SEM,FTIR,BET和VSM等。在初始條件pH=7.0和I=0.1下,研究了催化劑投加量、微波功率以及微波輻射時間對孔雀石綠去除率的影響。對于濃度為25 mg/L的模擬孔雀石綠廢水,在催化劑添加量為2 g/L和微波功率為720 W的實驗條件下,孔雀石綠溶液的染料降解率可以達到96.7%。微波加熱不依賴于介質由外向內(nèi)的熱傳導,被加熱體系能夠迅速吸收微波并將其轉換為熱能。同時,微波能夠誘導強吸波介質迅速升溫,進而激發(fā)產(chǎn)生強氧化性活性氧,從而促進化學反應進行。因此,本研究為染料廢水的處理提供了一種高效、快速、節(jié)能的方式,解決催化劑回收問題、并且沒有二次污染問題,在有機廢水處理中很有應用前景,有利于工業(yè)應用。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;O643.36

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