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工业化的快速发展为人类带来了丰富的物质文化生活,同时也给水环境和人类健康带来了日趋严重的危害。Fenton氧化技术是一项环境友好的新型环保技术,因其具备独特的优点如氧化能力强、设备简单和无选择性而被广泛应用于持久性和难生物降解有机废水的处理。然而,Fenton反应也存在一些无法避免的缺点,如反应的最佳pH值局限于2-4;反应过程中产生大量的铁泥,容易造成二次污染;反应无法循环,增加了铁泥的回收和处理成本。这些弊端也限制了Fenton体系在实际污水处理中的应用。非均相Fenton体系将铁离子固定化,不仅保留了Fenton体系的诸多优点,而且能有效克服Fenton体系的诸多不足,因此近来年引起了广大学者的极大关注。本文采用简单易行的方法合成了多种非均相Fenton催化剂,以几种典型污染物为探针,研究了所制备催化剂的非均相Fenton催化降解性能,并对其降解机理进行了分析。主要研究工作如下:(1)通过简单的液相沉积法制备了不同氧化石墨烯负载量(2.5,5,10%)的氧化石墨烯-FePO4(GO-FePO4)复合材料,并将其作为非均相可见光Fenton催化剂用于染料废水的降解。XRD结果表明,所制备的复合材料形态为非晶态;FESEM结果显示,负载后的FePO4表面结构更为松散;UV-vis结果表明,GO的引入能够有效提高复合材料的可见光利用率。在最佳条件下,GO-FePO4对RhB的非均相Fenton降解效率是FePO4的2.87倍,且催化剂能在较宽的pH范围内(2.18-10.40)对罗丹明B(RhB)具有很好的降解效果。此外,催化剂在经历6次循环使用后还能保持很好的催化降解和结构稳定性,具有较高的实际应用潜力。GO对GO-FePO4催化降解RhB效果的提升主要体现在三个方面:一,使催化剂的表面更疏松,可以提供更多的活性位点;二,提高催化剂的可见光响应范围,增加催化剂对太阳能的利用率;三,促进Fe3+/Fe2+的循环,从而提高Fenton反应速率。(2)采用新型Fenton氧化法,在蒙脱石存在的条件下降解有机污染物(RhB,1000 mg/L),实现了铁-蒙脱石的原位制备,获得了具有高吸附和高催化降解性能的铁-蒙脱石复合材料(Fe-MMT-RhB)。Fe-MMT-RhB作为吸附剂对RhB的吸附量要远高于蒙脱石(MMT)和无RhB制得的铁-蒙脱石(Fe-MMT)对RhB的吸附量。Fe-MMT-RhB对RhB的最大吸附量高达207.5 mg/g,高于绝多大数文献中报道的吸附剂对RhB的最大吸附量。Fe-MMT-RhB对RhB的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir吸附等温线模型,吸附过程属于单分子层吸附;采用非均相Fenton氧化法对吸附材料进行吸附再生实验,吸附剂在循环使用5次后仍对RhB具有较好的吸附效果,表明所制备的Fe-MMT-RhB吸附剂不仅对RhB具有很高的去除率,而且具有很好的再生和循环使用功能,具有较好的实际应用潜力。以酸性红G(ARG)为模拟污染物,在相同条件下制备的Fe-MMT-ARG复合物同样对RhB具有非常好的吸附效果,表明了该制备方法具有较好的普遍适用性。将Fe-MMT-RhB复合材料作为非均相Fenton催化剂对RhB进行催化降解实验。结果显示,催化剂能在较宽的pH范围内(2.01-11.67)都对RhB具有较好的降解效果,克服了传统均相Fenton体系pH适用范围窄的不足。FT-IR和XPS分析结果证明了催化剂的结构稳定性。荧光光谱和对照实验表明,体系中的主要活性基团来自催化剂表面产生的羟基(?OH)自由基。(3)采用Fenton氧化法制备了铁泥,通过简单的焙烧改性制备了Fe-600非均相Fenton催化剂。XRD分析结果表明,铁泥的主要成分为羟基氧化铁(FeOOH);600°C煅烧后,改性铁泥的主要成分为α-Fe2O3和γ-Fe2O3。XPS和TG/DSC分析进一步确认了铁泥和改性铁泥的主要成分。经过适当温度焙烧后的铁泥(Fe-600),对RhB的催化降解效果显著提高。以RhB和ARG为模拟污染物制得的模拟改性铁泥同样对RhB具有非常好的降解效果。同时,Fe-600催化剂对MB和MO也具有很好的降解效果,表明所制备的催化剂具有很好的普遍适用性。通过电子顺磁和捕获实验证明了Fe-600/H2O2体系催化降解RhB过程中的主要活性基团为?OH自由基。(4)使用极少量的石墨烯与Fenton反应产生的铁泥进行复合,原位制得了石墨烯复合铁泥非均相Fenton催化剂,分析了石墨烯对复合材料降解有机污染物性能提升的可能原因。XRD、XPS以及Raman分析表明石墨烯与铁泥成功复合,样品中铁泥的主要成分为FeOOH。FESEM分析结果得出,铁泥样品的表面光滑,大小较为均一,颗粒粒径在1-2μm左右。复合后,石墨烯包覆在铁泥的表面。经过极少量的石墨烯复合后,样品对RhB的催化降解效果显著提升。通过对ARG的催化降解实验证明了所制备催化剂的普遍适用性。最优实验条件为:石墨烯负载量为0.03 g,催化剂投加量为1 g/L,H2O2投加量为10 mmol/L。通过荧光和捕获实验证明了Fe-G-3/H2O2体系催化降解RhB过程中的主要活性基团为?OH自由基。