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非均相Fenton催化氧化技术,作为一种废水处理高级氧化技术,已广泛应用于高难度废水处理和废水的深度处理,而其关键是高性能的异相催化剂。本论文的研究内容包括三个部分。(1)Fe3O4/MWNTs的制备及其催化降解苯酚与p-NP(对硝基苯酚)的研究;(2)CuxMnxFe3-2xO4/MWCNTs(0≤x≤0.1)的制备及其催化降解p-NP的研究;(3)Fe3O4/MWNTs@C的制备及其吸附与催化降解RhB的研究。 本文利用X射线衍射法(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积及孔径分布仪(BET)及傅里叶红外变换光谱(FT-IR)等表征手段对材料结构及性能进行了研究。 1.通过共沉淀法制备出Fe3O4/MWNTs纳米复合材料,并以其为催化剂进行了非均相Fenton催化降解苯酚和p-NP的研究。实验结果表明,Fe3O4成功负载到了MWCNTs表面。当Fe3O4含量较低时,Fe3O4表现良好的分散性和均一性(尺寸<20nm),但当Fe3O4含量较高时,Fe3O4出现一定的团聚现象。Fe3O4/MWNTs纳米复合材料表现出良好的催化性能,在Fe3O4含量为25wt.%时苯酚(99.20%)和COD去除率(58.09%)最大,且H2O2的利用效率高达132.41%。另外,以p-NP为污染底物,优化了该非均相Fenton体系各项反应参数(催化剂投加量为2g/L,H2O2初始浓度为3mmol/L,pH为3及温度为40℃)。在最佳反应条件下,p-NP和COD去除率分别达到97.16%和67.71%。并且Fe3O4/MWNTs纳米复合材料表现出良好的稳定性和重复使用性能。 2.通过共沉淀法制备CuxMnxFe3-2xO4/MWCNTs(0≤x≤0.1)纳米复合材料,并以其为催化剂进行了非均相Fenton催化降解p-NP的研究。实验结果表明,Cu与Mn的掺入可明显地提高纳米复合材料的催化性能,尤其是Cu和Mn同时掺入;而Cu和Mn的掺入量对纳米复合材料的催化性能有着重要的影响,当x=0.075时,Cu0.075Mn0.075Fe2.85O4/MWCNTs表现出最佳催化性能。以Cu0.075Mn0.075Fe2.85O4/MWCNTs为催化剂时,非均相Fenton催化降解p-NP体系优化后的反应条件为:催化剂加量为1.0g/L、pH为2.5、初始H2O2浓度为20mmol/L。在最佳反应条件下,p-NP和COD去除率分别可高达97.91%和83.25%。Cu0.075Mn0.075Fe2.85O4/MWCNTs也表现出良好的稳定性和可重复使用性,在5次重复使用后p-NP和COD去除率仍然可以保持在94.40%和70.33%。 3.通过功水热法制备Fe3O4/MWNTs@C纳米复合材料,并进行了吸附RhB和非均相Fenton降解RhB的研究。实验结果表明,Fe3O4/MWNTs@C有效提高了Fe3O4/MWNTs的吸附性能且保持了其高效催化性能。当C含量为13.33%时,吸附性能(饱和吸附容量:45.41mg/g)和催化降解性能(RhB去除率:99.63%)最佳。以Fe3O4/MWNTs@C(13.33wt.%)为催化剂时,非均相Fenton催化降解RhB体系优化后的反应条件为:催化剂加量为2.0g/L、pH为3、初始H2O2浓度为10mmol/L。