鈷、銅負(fù)載型及銅鎂復(fù)合催化劑在碳酸氫鹽活化過(guò)氧化氫體系降解苯酚的研究.pdf

1、工業(yè)的快速發(fā)展以及人民生活水平的提高導(dǎo)致過(guò)量的有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，直接影響到了人類的生產(chǎn)和生活。在過(guò)去的幾十年，環(huán)境污染特別是水的嚴(yán)重污染使它的治理成為一個(gè)有吸引力的研究領(lǐng)域。然而，由于復(fù)雜的化學(xué)成份以及廢水難回收等問(wèn)題成為研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)。同時(shí)催化劑金屬離子浸出率高、催化劑壽命短等問(wèn)題使得這些催化劑并沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于廢水處理。過(guò)氧化氫是一種清潔，資源豐富，具有活性的氧化劑，碳酸氫鹽是一種弱堿性緩沖溶劑，且是自然界廣泛存在的無(wú)毒陰離

2、子。碳酸氫鹽活化過(guò)氧化氫體系是一種綠色無(wú)污染的處理過(guò)程，主要集中于改善和提高傳統(tǒng)處理技術(shù)中穩(wěn)定性差和效率低等問(wèn)題。本論文是將多相催化體系引入到碳酸氫鹽活化過(guò)氧化氫的均相體系中，結(jié)果表明該體系不僅提高了催化劑的穩(wěn)定性并且對(duì)于綠色，高效和可持續(xù)處理廢水的發(fā)展有了更進(jìn)一步的幫助。
　　酚類化合物的污染已經(jīng)嚴(yán)重危害到水生生物及人類的生活，苯酚作為模型化合物用來(lái)模擬廢水的處理以評(píng)價(jià)有機(jī)污染物的降解性能。
　　論文第二部分采用分步旋轉(zhuǎn)浸

3、漬法制備CoCu@γ-Al2O3負(fù)載型催化劑，將該催化劑應(yīng)用于碳酸氫鹽活化過(guò)氧化氫體系中考察苯酚的催化降解性能。進(jìn)而對(duì)其一系列反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化，最后確定在焙燒溫度為500℃、10 mg催化劑、50mMH2O2、15mMNaHCO3、反應(yīng)溫度為45℃、反應(yīng)1h時(shí)催化降解效果最好，最終使得0.5mM苯酚達(dá)到90％的降解率，并且通過(guò)考察目標(biāo)化合物的化學(xué)需氧量(CODCr)和總有機(jī)碳量(TOC)的去除率，說(shuō)明催化劑的催化降解活性。較低的金屬離子

4、浸出率表明碳酸氫鹽提供的弱堿環(huán)境有效的阻止了金屬離子的酸性溶出。同時(shí)還進(jìn)行了大量化學(xué)探針（自由基清除實(shí)驗(yàn)）、熒光捕獲實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒定降解過(guò)程中產(chǎn)生的活性物種，結(jié)果表明反應(yīng)過(guò)程是基于自由基降解機(jī)理完成的。
　　論文第三章使用共沉淀法制備了一系列銅系催化劑，旋轉(zhuǎn)浸漬法制備Cu@MgO催化劑。相同反應(yīng)條件下CuMg的催化活性最好，進(jìn)而考察了該催化劑在碳酸氫鹽活化過(guò)氧化氫體系催化降解苯酚的最優(yōu)反應(yīng)條件為10 mg催化劑、30mMH2O2、15m

5、MNaHCO3、反應(yīng)溫度45℃、反應(yīng)1h，最終使得0.5 mM苯酚達(dá)到94.5％的降解率。在該反應(yīng)體系中銅離子的浸出率僅為0.27 ppm，有效的提高了催化劑的穩(wěn)定性和使用壽命。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行自由基清除實(shí)驗(yàn)、熒光以及電子順磁共振實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該體系主要產(chǎn)生的活性物種為超氧自由基，此催化體系并非羥基自由基機(jī)理而是基于高氧化態(tài)金屬離子的降解機(jī)理。相反，CuMgAl和CuAl催化劑體系則是基于羥基自由基的自由基降解機(jī)理。隨后進(jìn)行大量電化學(xué)測(cè)試，為