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CoFe/MgO-Fenton催化降解染料废水的研究

作　者: 郑国民
导　师: 王连英
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 印染废水水滑石前体法非均相Fenton催化剂金属合金催化剂 CoFe/MgO催化剂
分类号: X791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

非均相Fenton反应作为高级氧化技术的一种,在处理色度高、水量大、有毒和难生物降解的印染废水方面有很好的实际应用价值。但是,目前非均相Fenton催化剂的研究存在着造价昂贵、活性组分溶出较多、pH值适用范围依旧偏酸性、反应需要外加能量等问题。本文利用简单的水滑石前体热还原法开发了一种新型的MgO负载CoFe合金磁性非均相Fenton催化剂(CoFe/MgO),用于处理难降解橙黄Ⅱ模拟废水,实现了金属合金催化剂在此领域的应用。主要研究内容和结果如下：首先,研究了催化剂的组成和制备温度对催化降解橙黄Ⅱ性能的的影响。研究结果表明,在相同的反应条件下,随着催化剂中CoxFe1.0/(MgO)3.5钻铁比例的逐渐增大(x=0→1.5),催化降解速率逐渐增加；催化剂Co1.5Fe1.0/(MgO)y中载体含量的增加(y=0→3.5)提高了催化降解效率；同时,催化剂催化降解效率随着制备温度的升高逐渐增大。通过上述实验得到催化剂制备的最优条件,即：催化剂中各元素比例为Mg/Co/Fe=3.5/1.5/1.0,最佳制备温度为950℃,该催化剂对橙黄II的降解率达98%。鉴于Co1.5Fe1.o/(MgO)3.5催化剂对橙黄II优异的催化降解性能,本文进一步考察了催化过程中反应条件对其催化性能的影响。结果表明,当催化剂用量为0.1g/L、H202浓度为2.1mM时,催化剂在较宽的pH(5.4～9.0)适用范围内降解效率明显优于传统均相Fenton体系,均在91%以上；催化剂在反应过程中稳定性良好、有较宽的温度适用范围(15-40℃)。总之,本文所述催化剂具有pH值适用范围宽、反应无需外加能量、反应过程中稳定性良好、固液易分离、催化降解效率高等优点,在水处理领域有广阔的实际应用前景。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-15
第一章绪论  15-22
  1.1 背景介绍  15-16
  1.2 Fenton氧化法介绍  16-20
    1.2.1 均相Fenton体系介绍  16-18
    1.2.2 非均相Fenton体系介绍  18-20
  1.3 层状双羟基复合金属氧化物(LDHs)介绍  20-21
  1.4 本论文主要研究内容  21-22
第二章实验部分  22-29
  2.1 实验药品及试剂  22
  2.2 实验仪器  22-23
  2.3 催化剂的制备  23-24
    2.3.1 催化剂前体的制备  23
    2.3.2 催化剂的制备  23-24
  2.4 催化剂的表征方法  24-25
    2.4.1 XRD测试  24
    2.4.2 ICP测试  24
    2.4.3 TEM测试  24-25
    2.4.4 催化剂磁性测试(VSM)  25
  2.5 催化降解实验方法  25-26
  2.6 水样分析方法  26-29
第三章制备温度对催化剂催化性能的影响  29-40
  3.1 催化剂活性组分的选择  29-32
  3.2 Co_(1.5)Fe_(1.0)/(MgO)_(3.5)催化剂的表征  32-34
    3.2.1 Mg_(3.5)Co_(1.5)Fe_(1.0)-CO_3 LDHs前体的表征  32
    3.2.2 Co_(1.5)Fe_(1.0)/(MgO)_(3.5)催化剂的表征  32-34
  3.3 制备温度对催化剂催化性能的影响  34-39
    3.3.1 最佳反应条件的确定  34-37
      3.3.1.1 催化剂加入量对处理效果的影响  34-35
      3.3.1.2 溶液pH值对处理效果的影响  35-36
      3.3.1.3 H_2O_2加入量对处理效果的影响  36-37
    3.3.2 制备温度对催化剂催化性能的影响  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章催化剂组成的调变对催化性能的影响  40-58
  4.1 活性元素比例的调变对催化剂催化性能的影响  40-46
    4.1.1 Co_xFe_(1.0)/(MgO)_(3.5)催化剂的表征  40-44
      4.1.1.1 Mg_(3.5)Co_xFe_(1.0)-CO_3LDHs前体的表征  40-41
      4.1.1.2 Co_xFe_(1.0)/MgO)_(3.5)催化剂的表征  41-44
    4.1.2 活性元素比例的调变对催化剂性能的影响  44-46
  4.2 负载量的调变对催化剂催化性能的影响  46-57
    4.2.1 Co_(1.5)Fe_(1.0)/(MgO)_x催化剂的表征  47-51
      4.2.1.1 Mg_xCo_(1.5)Fe_(1.0)-CO_3LDHs前体的表征  47
      4.2.1.2 Co_(1.5)Fe_(1.0)/(MgO)_x催化剂的表征  47-51
    4.2.2 负载量的调变对催化剂催化性能的影响  51-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章催化剂催化活性的研究  58-69
  5.1 溶液pH值对催化剂催化效果的影响  58
  5.2 H_2O_2加入量对催化剂催化效果的影响  58-59
  5.3 反应体系温度对催化降解效果的影响  59-61
  5.4 磁性固液分离研究  61-62
  5.5 催化剂在反应过程中稳定性的研究  62-64
  5.6 催化剂的重复利用研究  64-65
  5.7 与传统均相Fenton的催化降解效果的对比  65-66
  5.8 对罗丹明B的催化降解研究  66-68
  5.9 本章小结  68-69
第六章结论  69-71
论文创新点  71-72
参考文献  72-81
致谢  81-82
研究成果及发表的学术论文  82-83
作者和导师简介  83-84
附件  84-85

CoFe/MgO-Fenton催化降解染料废水的研究

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