老窑水污泥铁基材料制备及对去除四环素和铬性能研究

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随着我国经济提质能源改型,煤老窑数量逐步上升,老窑水治理后产生的污泥堆积,处理与储存有一定难度,易造成二次污染,影响环境生态和公共卫生安全。如何避免污泥对环境的二次污染并将污泥资源化制备高附加值材料是合理妥善的污泥的关键所在。本论文提出了针对老窑水污泥的成分特点设计高效的Fe3O4基类芬顿催化剂和强吸附能力的Fe OOH基吸附剂两种高附加值材料的新思路,系统的研究了样品的微观结构和催化及吸附性能以证明相应具有较高的环境收益,探讨了催化剂和吸附剂分别对四环素(TC)的降解和Cr(Ⅵ)的吸附最佳应用工况,并阐述相应机理。采用酸浸-共沉淀法从老窑水污泥中制备了Al-Fe3O4类芬顿催化剂,通过改变合成过程中的p H、生长温度以及生长时间来考察Al-Fe3O4的生长机理。由于污泥中Al在合成时掺入到Fe3O4,催化剂在类芬顿反应体系中出现富电子中心和失电子中心,大大提升了TC的降解效率,在溶液初始p H为3、催化剂投加量为170 mg/L、H2O2投加量为0.5 ml/L的条件下反应60 min,对TC的去除效率可达到93.2%。并且Al-Fe3O4具有较高的适用性和重复利用性。采用酸浸-沉淀法从老窑水污泥中制备了Al-γ-Fe OOH吸附剂,并使用CTAB进行改性。改性后的Al-γ-Fe OOH相较于未改性时展现出了对Cr(Ⅵ)良好的吸附。CTAB投加量为0.7g的CAF-0.7在p H为2的条件下对Cr(Ⅵ)的吸附容量可达到7.73 mg/g。通过Langmuir模型推算,CAF-0.7对Cr(Ⅵ)的理论最大吸附量为110.75 mg/g。在常见离子干扰复杂的水环境中,CAF-0.7对Cr(Ⅵ)仍能展示出良好的吸附作用,并且具有较强的重复利用性。综上所述,从老窑水污泥中制备Fe3O4基类芬顿催化剂和Fe OOH基吸附剂不仅能妥善处置污泥防止二次污染,所制备出的高附加值材料还可以有效处理水环境中有机物及重金属污染,该资源化方法具有更高的环境效益和经济效益。
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