论文部分内容阅读
含酚废水来源广泛，酚类化合物的排放危害人类健康和自然环境，其废水治理也是科研工作者亟需解决的环保问题。苯酚是酚类化合物中最具代表性的一种典型有机污染物，本文拟采用苯酚溶液来模拟含酚废水，深入研究施氏矿物和H2O2对水中苯酚的氧化降解机制。 本文提供了一种新型类Fenton催化剂一施氏矿物(schwertmannite)催化H2O2氧化苯酚的工艺方法。此催化剂由硫酸铁水热法合成制备，合成的矿物化学分子式为Fe8O8(OH)4.5(SO4)1.75，为弱结晶结构，具有很高的比表面积(325.52m2g-1)，然而到目前为止，尚未有用它作为类Fenton反应催化剂的研究报道，关于它的催化机制仍不为人知。本文研究表明施氏矿物对H2O2具有很好的催化作用，并且能够催化H2O2产生·OH去氧化苯酚。在pH3.0-6.0范围下，施氏矿物表面的三Fe(Ⅲ)以及溶液中溶解的Fe(Ⅲ)离了均能够催化产生·OH。产生的·OH将苯酚完全氧化成小分子的中间产物，并进一步将其氧化成H2O和CO2。合成的施氏矿物分别在0.5M的氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子条件下，均能完全氧化溶液中的苯酚，由此表明施氏矿物具备处理高含盐废水的潜力。施氏矿物经重复使用12轮后仍然可以催化氧化98％的苯酚，表明其良好的重复利用性。 另外，本文深入研究表明施氏矿物在pH3.0条件下对CrO42-、AsO43-、MoO42-等其具有良好的吸附性能，并且能够在吸附CrO42-、AsO43-的同时仍然可以很好地催化H2O2产生·OH。然而吸附MoO42-后则可严重抑制施氏矿物催化氧化苯酚的催化性能。施氏矿物在pH3.0条件下可吸附高达246.38mgg-1MoO42-，吸附的MoO42-将施氏矿物表面MoO42-覆盖，阻止了矿物表面的Fe(Ⅲ)与H2O2的接触，MoO42-与施氏矿物的结合改变了施氏矿物的表面形貌，并与Fe(Ⅲ)形成更为稳定的晶体结构，使得铁离子不易析出和溶解到反应溶液中，从而抑制了施氏矿物催化H2O2产生·OH。从施氏矿物上脱附的MoO42-能够破坏Fe(Ⅲ)与H2O2Fenton反应中的链式反应，使得H2O2无法产生·OH。在氧化反应中同时存在Fe(Ⅲ)和MoO42-时，H2O2会优先选择与MoO42-反应生成一系列的过氧化钼类物质，而此反应可以使H2O2加速分解和溶液pH值上升，从而不利于H2O2产生·OH。