论文部分内容阅读
近年来,基于硫酸根自由基(SO4-·)的高级氧化技术引起了人们的重视,SO4-·的氧化还原电位比传统的羟基自由基(·OH)更高,适宜的pH范围广,失活率小,高的矿化程度及对环境更加友好。均相的催化氧化体系虽然反应速度快,操作简单但其产生的过渡金属离子可能会对环境造成二次污染且催化剂难以回收再利用。而非均相催化体系是针对上述均相催化体系的不足而做出的改变,有效解决了上述均相催化体系所存在的两大缺陷。本文将CoFe2O4负载到氧化石墨(GO)之上制备了新型的可磁性回收复合催化剂CoFe2O4/GO并用此催化剂研究了非均相的催化体系CoFe2O4/GO/PMS降解以酸性橙Ⅱ作为模型化合物的印染废水的性能,考察了此催化剂的活性及稳定性,催化剂经使用后溶液中的钴离子和铁离子的溶出量,及无机盐离子对降解过程的影响。本论文主要的研究内容如下所示：(1)催化剂的制备及表征以天然鳞片石墨为原料,采用改进的Hummer法制备氧化石墨,以氧化石墨作为前驱体,在水溶液中用水热法将纳米级的CoFe2O4负载到GO形成负载型复合催化剂CoFe2O4/GO。采用XRD、FT-IR、 Raman、SEM、TEM、XPS、VSM等表征手段对制备的GO、CoFe2O4及CoFe2O4GO进行相关的表征测试,表征的结果表明CoFe2O4成功负载到GO之上。制得氧化石墨烯层间距为0.796nm,表面较光滑且边缘处有氧化石墨烯特有的褶皱,片层上还有大量的羧基、羟基、环氧基等含氧官能团,促进了CoFe2O4/GO的生成。粒径范围在5-6nm的CoFe2O4均匀分散在GO的表面,CoFe2O4的晶格间距为0.348nm。(2)复合催化剂的活性及稳定性测试催化剂CoFe2O4/GO在非均相体系降解酸性橙Ⅱ的研究中表现出了较强的催化活性,反应的最佳条件如下：需处理的酸性橙Ⅱ的浓度为0.2mM,反应的pH值为中性,催化剂投加量为0.15g/L,氧化剂投加量为2mM,温度为室温。在最佳条件下,反应最快可在8min内降解完毕,COD去除率达到90%以上。催化剂在循环使用4次后仍可在60min内反应完全,显示出良好的稳定性。催化剂经过4次循环使用后,溶液中溶出的钴离子和铁离子浓度依然很低。(3)无机盐离子对反应的影响不同浓度的常见无机盐离子对反应的影响结果表明：PMS可以与H2PO4反应而生成H2PO5-,生成的H2PO5-还有可能与Co2+配位生成H2PO5--Co2+络合物,加速酸性橙Ⅱ的降解速度,HCO3-可以增大酸性橙Ⅱ的降解速率,但当HCO3-的浓度增高时,促进作用减弱；Cl-与SO4·-反应生成了低活性的Cl·,降低了反应的速率,但随着Cl-的量继续增加,相同时间内生成的Cl·增多,抑制作用减弱。而SO4-与NO3反应生成活性较低的NO3·自由基,对反应产生抑制作用。