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我国是世界上腈纶产量最大的国家,每年产生大量的腈纶废水,腈纶废水中含有几十种有机污染物。其中丁二腈属于生物稳定性强较难降解的有毒污染物之一。现有处理腈纶废水的技术很难实现丁二腈的有效去除。因此,需要寻找有效的处理方法以去除丁二腈。高级氧化技术在废水处理领域具有潜力,其中非均相催化臭氧氧化法是一种高效环境友好型的污水处理技术。在各种催化剂之中,层状双金属氢氧化物因其具有多种特性,使其在众多应用中非常有效。因而采用铁系层间双金属氢氧化物(Fe-LDHs)催化臭氧氧化去除丁二腈,为腈纶废水达标处理提供新思路。(1)通过共沉淀法常温下合成以对苯二甲酸(TPA)为层间阴离子的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)-LDH,即有机绿锈(TPA-GR)。通过X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行晶相组成、有机官能团和微观结构进行表征。结果表明,所制备的Fe-LDHs结晶较为良好,FT-IR的特征峰表明TPA成为Fe2+/Fe3+之间的有机阴离子,SEM揭示了所得Fe-LDHs为层状结构。(2)对比GR(SO42-)、Fe2+/Fe3+和TPA-GR催化臭氧去除丁二腈的效果。探讨了p H值为5、6、7、8和9时、不同臭氧投加方式下、催化剂投加量为80mg/L,90mg/L,100mg/L,110mg/L和120mg/L时、水力停留时间(Hydraulic Retention Time,简称HRT)为30min、60min、90min、120min、150min和180min时、液相臭氧浓度0mg/L、0.64mg/L、1.23mg/L、1.88mg/L、2.42mg/L和3.26mg/L时催化臭氧对丁二腈的去除效率,对制备的TPA-GR进行了稳定性分析。结果表明:TPA-GR能够在较宽的p H范围(6-8)内能稳定高效催化臭氧氧化去除丁二腈;同时臭氧的添加方式对降解效果有着较大影响,当臭氧以微纳米气泡(Micro-Nano Bubbles,MNBs)时,对丁二腈的COD去除率显著提高,相较于常规O3提高了13.97%;在TPA-GR的投加量为110mg/L、HRT为180min和液相臭氧浓度维持在3.2mg/L时,Fe-LDHs/O3MNBs体系氧化去除丁二腈效率在77%以上。监测铁离子浓度和五次Fe-LDHs催化氧化去除丁二腈循环实验显示,Fe-LDHs循环五次之后对丁二腈的COD去除率依然有50%左右。(3)对TPA-GR/O3体系中的活性物质进行鉴定。分析了Fe-LDHs/O3MNBs体系催化臭氧去除丁二腈的动力学。为提高Fe2+/Fe3+循环速率,研究盐酸羟胺(HA)、柠檬酸(AA)和抗败血酸(CA)还原剂对Fe-LDHs/O3MNBs体系催化氧化丁二腈的影响。结果显示,在Fe-LDHs/O3MNBs体系氧化去除丁二腈的过程中,超氧自由基(·O2-)是主要的氧化剂。对丁二腈COD去除率的动力学研究可知,Fe-LDHs催化臭氧氧化丁二腈反应符合一级反应且反应,反应速率常数在7.37×10-3~9.46×10-3(min)-1之间。还原剂筛选结果显示,HA作为Fe-LDHs/O3MNBs体系的添加剂可以有效提高Fe2+/Fe3+的转化速率。当HA投加量为1.2m M时,Fe-LDHs/O3MNBs氧化体系对丁二腈COD的去除率最高,可以达到98.4%。另外研究了HA添加方式对Fe-LDHs/O3MNBs氧化体系的影响,结果表明,随着HA添加次数的增加,丁二腈COD去除率逐渐下降。