炭基催化劑及其復(fù)合Fe-AC填料制備與性能評價.pdf

1、鐵碳內(nèi)電解以其在水處理領(lǐng)域優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)廢水處理，同時對其強化措施等的研究亦有報道。本課題旨在通過添加炭基催化劑以提高傳統(tǒng)內(nèi)電解氧化還原能力，并考察了處理硅油廢水的效果。其思路是炭基催化劑的制備、表征和用于Fe/AC內(nèi)電解處理硅油廢水等方面，從而有效地評價了催化填料的性能。
　　首先，研究了水合肼還原法制備炭基催化劑的條件，即在pH=7.0～9.0，溫度為80.0℃和時間為2h等反應(yīng)條件下，分別得到了Cu-AC、N

2、i-AC、Cu-Ni-AC三種炭基催化劑，通過掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)表征發(fā)現(xiàn):在活性炭表面負載的金屬Cu和Ni主要以單質(zhì)形式存在，其Cu的粒徑約為0.2-0.5μm，Ni的粒徑是0.2μm左右;由電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP)分析了金屬負載量，即Cu-AC的載銅量約2.45％，Ni-AC的載鎳量為1.76％左右，而Cu-Ni-AC的負載量合計是2.05％;通過對硝基苯酚(4-NP)的還原實驗表明，該炭基催化劑

3、具有一定的催化還原能力。其次，探索了催化型鐵碳內(nèi)電解填料的基本性能，在鐵碳體積比=1∶1、pH=7.0、反應(yīng)時間=90 min和曝氣量=2.5 L/min等條件下，在Fe/AC內(nèi)電解體系中，F(xiàn)e2+和H2O2的量分別僅為9.18 ppm和0.42ppm。相比之下，在Fe/M-AC（M=Cu，Cu-Ni和Ni）內(nèi)電解體系中，F(xiàn)e2+溶出量分別達到13.76 ppm、10.89 ppm和9.92 ppm;而H2O2的生成量依次是1.02 p

4、pm、0.74 ppm和0.50 ppm。由此可見，金屬改性活性炭與海綿鐵組成的內(nèi)電解體系，其氧化還原能力顯著增強。
　　最后，探討了Fe/M-AC(M∶ Cu，Cu-Ni和Ni)內(nèi)電解體系處理硅油廢水的效果，即在Fe∶ AC=1∶1(V∶V)，固液比為50％,和曝氣量為2.5 L/min等條件下運行2h，廢水pH為6.0～8.0、COD=758.6 mg/L，分別用Fe/M-AC(M=Cu，Cu-Ni和Ni)內(nèi)電解體系處理硅油廢

5、水，其COD去除率相繼達到72.2％、65.9％和62.4％，與Fe/AC內(nèi)電解體系COD去除率為59.1％相比提高了13.2％、6.8和3.3％。當Fe/Cu-AC內(nèi)電解體系連續(xù)運行6h后發(fā)現(xiàn)，廢水COD去除率降為62.4％，這意味著Cu溶出，其量在0.20 g左右，且隨處理時間延長至12h，廢水COD去除效率僅為39.0％，而Cu2+的溶出量升至約0.98 g，表明長期穩(wěn)定運行效果欠佳。
　　上述研究結(jié)果顯示Fe/M-AC內(nèi)電