含銅鐵類水滑石的合成及其催化性能研究.pdf

1、本課題采用即時(shí)合成法,利用模擬含銅廢水和含鐵廢水合成了銅鎂鋁和鐵鎂鋁類水滑石(HTLCs),分別研究了銅鎂鋁和鐵鎂鋁類水滑石的合成條件及其對(duì)亞甲基藍(lán)氧化降解的催化性能,并對(duì)催化效果進(jìn)行了對(duì)比,初步分析了催化機(jī)理。
　　首先,模擬含Cu2+廢水和含F(xiàn)e2+廢水,采用即時(shí)合成法分別合成了CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石。利用單因素實(shí)驗(yàn)考察了pH值、M2+/M3+摩爾比、M12+/M22+摩爾比對(duì)合成類水滑石的影響,并確定了C

2、uMgAl類水滑石的最佳合成條件為:pH值=9、(Mg2++Cu2+)/Al3+摩爾比=3、Cu2+/Mg2+摩爾比=2;FeMgAl類水滑石的最佳合成條件為:pH值=10、(Mg2++ Fe2+)/Al3+摩爾比=3、Fe2+/Mg2+摩爾比=1。采用XRD、FT-IR、SEM等分析手段對(duì)最佳條件下合成的HTLCs的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分等性質(zhì)進(jìn)行了表征,結(jié)果證明Cu2+和Fe2+離子進(jìn)入了水滑石層板,并生成層狀結(jié)構(gòu)完整,晶相單一,結(jié)晶度

3、高的HTLCs。
　　其次,分別研究了在最佳條件下合成的CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石對(duì)亞甲基藍(lán)氧化降解的催化性能。利用單因素實(shí)驗(yàn)考察了催化時(shí)間、催化劑用量、溶液pH值、亞甲基藍(lán)初始濃度和過(guò)氧化氫濃度對(duì)亞甲基藍(lán)脫色率的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分別確定了CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石對(duì)亞甲基藍(lán)氧化降解的最佳催化條件。結(jié)果表明,采用CuMgAl類水滑石作為催化劑的最佳催化條件為:催化劑用量=0.75g/L、催化時(shí)間=

4、3h、H2O2濃度=1.5％、溶液 pH=7,當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度為20 mg/L時(shí),亞甲基藍(lán)脫色率可達(dá)96.75%;采用FeMgAl類水滑石作為催化劑的最佳催化條件為:催化劑用量=0.5g/L、催化時(shí)間=2h、H2O2濃度=0.75%、溶液pH=2,當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度為20 mg/L時(shí),亞甲基藍(lán)脫色率可達(dá)97.68%。
　　最后,比較了不同類水滑石對(duì)亞甲基藍(lán)氧化降解的催化效果,并對(duì)催化機(jī)理進(jìn)行了初步分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CuMgAl

5、類水滑石和FeMgAl類水滑石對(duì)亞甲基藍(lán)氧化降解過(guò)程均表現(xiàn)出良好的催化性能。作為催化劑,一方面,處理相同初始濃度的亞甲基藍(lán)溶液時(shí),FeMgAl類水滑石在催化劑用量、催化時(shí)間以及過(guò)氧化氫濃度等方面比CuMgAl類水滑石表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。但另一方面,CuMgAl類水滑比FeMgAl類水滑石的pH值適用范圍更廣,且當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度較高時(shí),CuMgAl類水滑石催化亞甲基藍(lán)氧化降解的脫色率更高。CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石中的C