固载MnO2氧化降解氯酚研究

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氯酚类化合物(CPs)广泛应用于工农业以及医药品的生产中,其在水环境中被频繁检出,严重危害水生态环境。因此,对水体中的CPs进行控制技术研究具有重要的实际意义。本研究中,通过筛选合适载体材料以及优化负载条件制备出较优性能的固载二氧化锰(MnO2),对水体中的三种CPs——4-氯酚(4-CP),2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)进行氧化降解,得出以下结论:(1)通过比较TiO2、高岭土、沸石和石英砂四种负载材料负载MnO2后对4-CP的氧化效果,并结合各负载材料的来源成本,最终选择高岭土作为负载材料;(2)利用正交试验法对高岭土载MnO2(MOCK)的制备条件进行了优化,得到的最适负载条件为烘干温度50℃、pH4.0、负载材料投量2 g、循环次数2次、负载温度50℃及负载时间60 min;此外采用XRD和SEM对MOCK进行表征,得出高岭土表面成功负载了一层a-MnO2,其负载量为8.64±0.04 mg/g;(3)固载MnO2对三种氯酚有很好的控制效能,该反应就CPs而言为一级反应,就MnO2而言反应级数为0.82-1.05;(4)随着固载MnO2投加量或体系温度的增加,三种氯酚去除率提高;随着pH的升高,三种氯酚去除率降低,在中度酸性条件下三种氯酚去除率遵循2,4,6-TCP>2,4-DCP>4-CP的顺序,而在中性与碱性条件下去除率大小顺序正好相反;(5)Mg2+、Mn2+、Fe3+、Al3+、PO43-和腐殖酸的存在均对固载MnO2氧化4-CP有一定抑制作用,且随着它们共存浓度的升高抑制作用增强;(6)将MOCK填充到柱中,4-CP溶液自上而下流经柱子,进行连续流氧化实验。在初始0-6 h中,出流液中4-CP浓度基本保持恒定,6 h后4-CP浓度持续升高;采用高锰酸钾(KMnO4)溶液对固载MnO2填料柱进行再生,再生后的二次连续流实验中,出流液中4-CP的浓度稍高于第一次实验,穿透曲线则与第一次相似;与序批式氧化实验结果相比,连续流氧化处理对4-CP的去除效能更高,更加经济可行,更具实际意义。
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