微波耦合磁性復(fù)合材料誘導(dǎo)催化降解染料廢水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、染料廢水具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定、高化學(xué)需氧量的特性，其處理一直以來(lái)都是廢水處理領(lǐng)域的難點(diǎn)。近年來(lái)，微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)在處理染料廢水方面得到了廣泛研究。本研究通過(guò)將不同微波損耗機(jī)制的材料進(jìn)行復(fù)合，制備了具有強(qiáng)吸波能力的納米磁性復(fù)合材料作為微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)過(guò)程的催化劑。本研究采用微波耦合不同的催化劑對(duì)染料廢水進(jìn)行降解和脫色，希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究來(lái)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(guò)NaBH4還原法制

2、備了納米零價(jià)鐵(nZVI)顆粒。將甲基橙作為模擬有機(jī)染料的目標(biāo)污染物，在pH=7.0和I=0.1條件下，通過(guò)改變納米零價(jià)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(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用納米零價(jià)鐵情況相比，納米零價(jià)鐵與微波聯(lián)用可在更短的時(shí)間內(nèi)(5 min)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的染料脫除效率。
　　然后，為了改善納米零價(jià)鐵易團(tuán)聚的特性，將其負(fù)載到石墨烯上，得到石墨烯負(fù)載納米零價(jià)鐵(G

3、rFe)磁性復(fù)合材料，并且研究了該復(fù)合材料在微波誘導(dǎo)下催化氧化降解甲基橙的特征及規(guī)律。對(duì)微波降解甲基橙的各種實(shí)驗(yàn)條件和因素，如石墨烯負(fù)載納米零價(jià)鐵的投加量、甲基橙初始濃度、微波輻射功率和時(shí)間等，進(jìn)行了系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)。對(duì)于初始濃度為50 mg/L的甲基橙溶液，當(dāng)石墨烯負(fù)載納米零價(jià)鐵樣品的投加量為3 g/L，微波功率為720 W，微波輻射時(shí)間為5 min時(shí)，甲基橙的降解效率為98.1％。一系列實(shí)驗(yàn)表明，甲基橙去除效率隨著石墨烯負(fù)載納米零價(jià)鐵的

4、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(guò)使用水熱法制備了粉煤灰/CoFe2O4磁性復(fù)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(duì)樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌以及性質(zhì)分析，如XRF，XRD，SEM，F(xiàn)TIR，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(shí)間對(duì)孔雀石綠去除率的影響。對(duì)于濃度為25 mg/L的模擬孔雀石綠

5、廢水，在催化劑添加量為2 g/L和微波功率為720 W的實(shí)驗(yàn)條件下，孔雀石綠溶液的染料降解率可以達(dá)到96.7％。
　　微波加熱不依賴于介質(zhì)由外向內(nèi)的熱傳導(dǎo)，被加熱體系能夠迅速吸收微波并將其轉(zhuǎn)換為熱能。同時(shí)，微波能夠誘導(dǎo)強(qiáng)吸波介質(zhì)迅速升溫，進(jìn)而激發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性活性氧，從而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(wèn)題、并且沒(méi)有二次污染問(wèn)題，在有機(jī)廢水處理中很有應(yīng)用前景，有利于工業(yè)應(yīng)