磁性污泥基催化剂的制备、开发及应用研究

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近年来,我国城市污水处理厂产生的污泥量日渐增多,同时也带来了很多的环境问题,如何去资源化利用污泥成为现如今的热点研究之一。目前,国内外学者研究以污泥为载体制备成催化剂应用于废水处理中,大大缓解了过量污泥带来的环境污染问题。
  本文首先以长兴污水处理厂产生的剩余污泥为原材料,通过化学活化法添加磁性剂烧制出磁性污泥基活性炭(SAC)。通过实验研究得到最佳制备工艺条件为活化剂ZnCl2的浓度3mol/L,焙烧温度为800℃,污泥与磁化剂质量比为10∶1。在这种工艺条件下制备出的SAC对废水的降解效果最好,而且碳化充分,无残留污染物析出。
  其次,以磁性污泥基活性炭为载体负载活性金属制备催化剂,用于类芬顿反应体系催化降解废水。通过实验确定负载金属组分为Fe-Cu双金属体系的催化剂对废水的降解效果最好。在此基础上通过单因素实验探究最优反应条件为:催化剂投加量为1.0g/L,初始pH为3.5,H2O2投加量为1.5mL/L,反应时间为60min。在此反应条件下对废水的脱色率和COD去除率分别达到了90%和75%。而且催化剂具有良好的稳定性,重复循环8次使用后对废水COD去除率依然能达到64%。然后通过BET、B-H等手段对催化剂进行分析,结果表明催化剂样品的比表面积为175m2/g,且磁性良好。
  最后初步探明了磁性污泥基催化剂MSSC-Fe/Cu催化H2O2氧化降解橙黄Ⅱ模拟染料废水的反应机理。结果表明降解主要途径是通过构建非均相芬顿反应体系,起主导作用的氧化自由基是·OH。因此,本文不仅实现了污泥的资源化回收再利用,而且以废治废,提供了一种以剩余污泥为载体制备高效催化剂的方法。
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