【摘 要】
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本研究将还原铁粉、活性碳粉、稀土元素铈、催化剂、造孔剂以及粘结剂按一定比例混合造粒并在特定的温度下制成Ce-Fe/C复合材料处理糖蜜酒精废水。通过单因素实验和BBD结合响应面优化实验来确定Ce-Fe/C复合材料制备的最佳工艺条件,并通过SEM、XRD、FTIR以及XPS等对Ce-Fe/C复合材料进行了表征,同时考察了 Ce-Fe/C复合材料处理糖蜜酒精废水的最佳处理工艺条件,以及与其他工艺的对比研
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本研究将还原铁粉、活性碳粉、稀土元素铈、催化剂、造孔剂以及粘结剂按一定比例混合造粒并在特定的温度下制成Ce-Fe/C复合材料处理糖蜜酒精废水。通过单因素实验和BBD结合响应面优化实验来确定Ce-Fe/C复合材料制备的最佳工艺条件,并通过SEM、XRD、FTIR以及XPS等对Ce-Fe/C复合材料进行了表征,同时考察了 Ce-Fe/C复合材料处理糖蜜酒精废水的最佳处理工艺条件,以及与其他工艺的对比研究,此外对糖蜜酒精COD的降解动力学和反应机理进行探讨。实验结果表明:(1)Ce-Fe/C复合材料制备单因素实验获得最佳制备参数:Fe/C质量比为5:1、稀土元素铈添加量为7%、粘结剂质量百分含量为20%以及焙烧温度为900℃,以此Ce-Fe/C复合材料去处理糖蜜酒精废水,色度去除率达96.83%,COD的去除率达72.04%。(2)BBD结合响应面优化实验获得Ce-Fe/C复合材料制备的最佳条件:Fe/C质量比为5.08:1、稀土元素铈添加百分量为7.25%以及焙烧温度为895℃,在此优化的最佳条件下制备的Ce-Fe/C复合材料去处理糖蜜酒精废水,色度去除率达96.97%,COD的去除率达72.14%。(3)稀土元素铈有效的掺杂到了 Fe/C材料的晶格中,与Fe/C材料中的颗粒物质形成固溶体,实现固溶强化,与Fe/C材料中的晶粒作用形成复杂的化合物颗粒,阻止晶界移动,达到晶粒细化的目的,使Fe/C材料中的晶粒发生了分散,从而增大了Fe/C材料的比表面积。(4)在100 mL糖蜜酒精废水中,调节pH为6,加入10g Ce-Fe/C复合材料,在常温下放置于HY-5A回旋振荡器上以90 r·min-1的速率震荡反应180 min,在此最优的处理工艺条件下,废水的色度和COD的去除率效果较为理想,色度去除率达到98.81%,COD的去除率达到75.69%。(5)拟合分析获得Ce-Fe/C复合材料对糖蜜酒精废水COD的降解动力学基本符合二级反应动力学模型,相关系数为R2=0.9876;同时拟合Ce-Fe/C复合材料对糖蜜酒精废水COD降解的二级衰减动力学,相关系数R2=0.9717,拟合结果较好,从而能更好的反映出废水COD降解的动力学过程。
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