鐵酸鹽-水體系對萘酚藍(lán)黑的吸附及降解性能研究.pdf

1、近年來，我國印染行業(yè)的用水量和排水量在大幅度增長，這些廢水是水體污染的主要來源之一，它們大多數(shù)帶有毒性。盡管國家有明確的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，但超標(biāo)排放的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生。實(shí)際上在土壤、巖石和水體中天然存在著一些礦物材料，在環(huán)境自修復(fù)過程中發(fā)揮著重要作用，鐵氧化物就是其中重要的一員。鐵氧化物廣泛存在于自然環(huán)境中，由于其表面積較大及表面化學(xué)性質(zhì)較為特殊（如富含羥基、活性位點(diǎn)、活躍的表面氧化還原活性以及極強(qiáng)的電子輸運(yùn)能力），使其易吸附一些重金屬離子或

2、有機(jī)污染物。研究發(fā)現(xiàn)H2O2是廣泛存在于自然水體和水/固界面上相對穩(wěn)定的活性氧物種，這就意味著在土壤和地表水體中天然存在著鐵氧化物/H2O2系統(tǒng)，該系統(tǒng)的存在還可使吸附在其表面的有機(jī)物發(fā)生氧化降解。然而，自然界中的鐵氧化物有多種賦存形式，計(jì)量比和非計(jì)量比的鐵酸鹽就是其中之一。對于各種鐵氧化物在吸附和降解污染物性能方面，本實(shí)驗(yàn)室前期已經(jīng)開展過系統(tǒng)研究。本論文選取計(jì)量比和非計(jì)量比的鐵酸鹽作為研究對象，以萘酚藍(lán)黑(NBB)作為模擬污染物構(gòu)建研

3、究體系，旨在探究不同種類以及不同計(jì)量比的鐵酸鹽對NBB的吸附和降解過程。主要研究內(nèi)容及結(jié)論包括:
　　(1)通過共沉淀的方法制備五種鐵酸鹽AFe2O4(A=Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Zn)，以萘酚藍(lán)黑(NBB)為模擬污染物，分別以H2O2和Na2S2O8為氧化劑，探究五種鐵酸鹽在可見光下對NBB的降解。結(jié)果表明:NBB在五種鐵酸鹽上的飽和吸附量qm由大到小的順序?yàn)?MnFe2O4＞ZnFe2O4＞CoFe2O4＞NiFe2O4＞Fe

4、3O4，吸附力b參數(shù)由大到小順序?yàn)?MnFe2O4＞CoFe2O4＞ZnFe2O4＞NiFe2O4＞Fe3O4，由于結(jié)合力越強(qiáng)，脫附過程越不利于進(jìn)行，故降解率MnFe2O4＜CoFe2O4＜ZnFe2O4＜Fe3O4，NiFe2O4因具有相對小的結(jié)合力和相對大的飽和吸附量，所以降解完全所用時(shí)間最短，降解率較大。
　　(2)選取鐵酸鎳和鐵酸錳構(gòu)建研究體系，以萘酚藍(lán)黑(NBB)為模擬污染物，探討NBB的降解機(jī)理及催化劑回收利用的可能性

5、。結(jié)果表明:NiFe2O4/H2O2/可見光催化體系在140 mg/L的NBB溶液中，4h后降解率為97％，MnFe2O4/H2O2/可見光在140 mg/L的NBB溶液中，4h后降解率98％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鐵酸鎳和鐵酸錳體系對NBB的降解率均能達(dá)到95％以上，但降解NBB的路徑不同。多次重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，鐵酸鹽材料具有良好的催化活性和穩(wěn)定性，可以循環(huán)使用。
　　(3)通過共沉淀的方法制備非計(jì)量比鐵酸鹽，用XRD、FT-IR、

6、BET等手段進(jìn)行了表征，以萘酚藍(lán)黑(NBB)為模擬污染物，系統(tǒng)研究NBB在系列非計(jì)量比鐵酸鹽/水界面的吸附和降解過程。結(jié)果表明:隨著摻錳量的增加，單位表面積的各吸附劑對NBB的吸附量隨之增大，表明樣品表面除Fe可以作為活性位點(diǎn)外，Mn也可以作為活性吸附中心，而且NBB更傾向吸附于Mn上。與純相的α-Fe2O3比，錳離子進(jìn)入到α-Fe2O3中，其對NBB的降解率大大增加，隨著nMn/nFe的增大，NBB的降解率表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。n