天然铁电气石Fenton反应降解甲基橙的效能与机理研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aibertini
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电气石具有特殊的晶体化学结构,表现出独特的压电性和热电性,能够发射远红外线、释放负氧离子、产生生物电流,在环境保护和医疗保健等领域受到广泛的关注。我国是电气石资源大国,但其开发利用的附加值较低,主要以原材料出口为主,对电气石的应用基础研究亟待加强。目前,电气石在环境保护领域的应用研究主要包括活化水、中和水中的酸碱、吸附重金属离子和净化空气等,而将电气石应用于Fenton反应却鲜见报道。本研究以内蒙古东部天然铁电气石为研究对象,将其作为Fenton反应的非均相催化剂用于降解甲基橙,并探讨了甲基橙降解的影响因素和机理。XRD分析表明:天然铁电气石的主要物相为铁电气石,无杂质;FT-IR分析表明:天然铁电气石的红外特征吸收峰分属于[SiO4]四面体、[BO3]三角体、羟基和水以及八面体阳离子M-O的振动;SEM分析表明:天然铁电气石多呈复三方柱状、粒状,结晶发育完好,结晶面清晰可见;EDS分析表明:天然铁电气石除了含有Si、Al、Na等元素外,还含有铁元素,这表明本文使用电气石为天然铁电气石;综合热分析表明:天然铁电气石在700℃和900℃时出现明显的吸热峰。天然铁电气石Fenton反应能够有效地降解甲基橙染料废水,实验结果表明:甲基橙的脱色率随着pH值的升高逐渐降低;降解过程中电气石的最佳用量为1g; H2O2的最佳用量为1mL;脱色率与温度及甲基橙初始浓度呈正相关。电气石重复使用3次催化效果保持不变,第四次开有下降的趋势,至第十次脱色效果急剧下降。天然铁电气石Fenton反应降解甲基橙的机理研究表明:甲基橙的脱色是由电气石/H2O2这一Fenton体系所引起的;酸性条件下,电气石中溶出到溶液中的铁离子浓度越大,催化H2O2形成的·OH更多,体系的催化氧化活性越高,甲基橙的脱色效果越好;天然铁电气石自发极化电场对Fenton反应的功能起到增强效果。
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