过硫酸盐活化高级氧化技术在废水处理中的应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yfan828
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基于过硫酸盐活化的高级氧化是近年来环境领域较为关注的水处理方法,以其氧化能力强、应用范围广等优点得到了越来越多的关注。而通过活化过硫酸盐产生的SO4·-、·OH等活性物质的反应条件温和、简便易操作,能够快速地氧化降解废水中的难降解有机污染物。目前过硫酸盐的主要活化方法有调控反应条件活化和使用活化剂两种。非金属碳材料作为一种新型催化剂,无需负载和掺杂任何金属就能高效活化过硫酸盐,并且具有高比表面积、化学稳定性好、环境友好等特点而被广泛关注。本实验将已报道的碳纳米复合材料的人工合成改性方法拓展到新型碳材料的合成体系中,制备具有大比表面积的氮化碳掺杂还原氧化石墨烯复合材料。在共同退火的条件下生成的C3N4能够通过π-π作用力存在于rGO表面。论文得出的主要结论为:(1)使用C3N4-rGO活化Na2S2O8和KHSO5降解模拟废水中的金橙Ⅱ,实验结果表明C3N4-rGO(0.05g/L)能够同时活化Na2S2O8(5mmol/L)和KHSO5(3mmol/L)并有效降解金橙Ⅱ(30-50ppm)。C3N4-rGO/Na2S2O8体系对金橙Ⅱ去除率随时间增加而提高,能够在反应160min去除93.3%的金橙Ⅱ;C3N4-rGO/KHSO5体系则表现出更优异的去除能力,能够在30min内去除超过99.0%的金橙Ⅱ,两个反应均复合伪一级动力学。(2)猝灭实验结果表明:C3N4-rGO/Na2S2O8体系主要活性物质为SO4·-,C3N4-rGO/KHSO5主要活性物质为1O2。同时,C3N4-rGO/KHSO5对反应体系不同的温度,pH值和背景阴离子都表现出较强的抗性。(3)通过海藻酸钠和聚氨酯泡沫固定化技术制备了固定化C3N4-rGO材料并对其活化性能进行了研究。海藻酸钠固定化技术成功解决了C3N4-rGO的回收与重复利用的问题,但也导致C3N4-rGO的部分活性位点被覆盖无法有效接触溶液中的过硫酸盐离子。聚氨酯泡沫技术能够更大程度的保留C3N4-rGO的快速催化能力,这是因为聚氨酯泡沫的泡沫结构具有很大的比表面积,能够给活化剂提供更多接触面积从而更好的接触溶液中的过硫酸盐。
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