微波促進(jìn)含鉻礦物催化氧化甲基橙的研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，我國當(dāng)前正處于發(fā)展時(shí)期，采礦尤為重要。然而，礦產(chǎn)開發(fā)所帶來的環(huán)境污染也日益受到人們的關(guān)注。因此，對采礦廢棄物和污染物進(jìn)行適當(dāng)、有效的資源化利用，是推動(dòng)采礦工程可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。本論文以含鉻礦物為催化劑，采用高級氧化技術(shù)，并結(jié)合微波促進(jìn)手段，開展偶氮染料廢水治理的研究，以達(dá)到綜合利用含鉻礦物、以廢治廢的目的，為環(huán)境保護(hù)提供新方法和新途徑。 甲基橙是典型的偶氮結(jié)構(gòu)化合物，本論文以甲

2、基橙溶液為偶氮染料模擬廢水，探索性地開展了以下三個(gè)方面的工作：(1)為探索微波對H2O2分解產(chǎn)生·OH的促進(jìn)作用，實(shí)驗(yàn)研究了微波-H2O2體系降解低濃度甲基橙溶液的可行性。(2)為提高Fenton法產(chǎn)生·OH的效率，實(shí)驗(yàn)采用微波作為促進(jìn)手段。本文首次研究了微波-Fenton法處理甲基橙溶液的動(dòng)力學(xué)行為，并實(shí)驗(yàn)對比研究了Fenton法、加熱-Fenton法、超聲波-Fenton法處理甲基橙溶液的不同效果。(3) 含鉻廢水、含鉻廢渣是一類毒

3、性強(qiáng)的重金屬廢物，其治理和資源化綜合利用一直是人們關(guān)注的問題。同時(shí)，一些偶氮染料廢水中也存在鉻離子。從實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想出發(fā)，論文首次以Cr3+、Cr6+、鉻渣等含鉻礦物代替Fe2+作為催化劑，分別與H2O2形成類Fenton試劑，研究了微波促進(jìn)含鉻礦物催化氧化處理甲基橙溶液的可行性及脫色降解機(jī)理。 通過對微波催化氧化甲基橙溶液的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，本論文獲得如下研究結(jié)果： (1)微波或H2O2單獨(dú)作用于甲基橙溶液時(shí)，不

4、能有效地將其降解脫色。微波促進(jìn)H2O2產(chǎn)生·OH而能更有效地降解甲基橙，這是微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波促進(jìn)手段具有高效、省時(shí)、節(jié)能、礦化度高等優(yōu)點(diǎn)，具有理論研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。 (2) 在低濃度下，微波促進(jìn)H2O2降解甲基橙溶液的反應(yīng)呈一級反應(yīng)特征，其動(dòng)力學(xué)方程為lnC/[C] = -2.473t-2.738。甲基橙溶液pH值＜3.1時(shí)，甲基橙溶液的脫色率近100％；而甲基橙溶液pH值＞3.1時(shí)，不利于甲基橙

5、降解反應(yīng)的進(jìn)行。然而，微波-H2O2 法處理高濃度甲基橙溶液時(shí)，甲基橙溶液的 COD去除率低，需采用催化氧化法。 (3) 微波-Fenton法較Fenton法、加熱Fenton法、超聲波-Fenton法有更高的降解有機(jī)物效率和H2O2利用率。利用微波和直接加熱兩種方法提高了甲基橙溶液溫度，能加速溶液脫色和COD去除。微波-Fenton法能擴(kuò)大甲基橙溶液的pH值適用范圍。 (4) Cr3+和Cr6+都能分別與H2O2組成

6、類Fenton試劑，在微波促進(jìn)作用下催化H2O2產(chǎn)生·OH，使甲基橙溶液的偶氮鍵斷裂，并礦化甲基橙分子。微波-Cr6+-H2O2體系處理甲基橙溶液較微波-Cr3+-H2O2體系有更好的礦化能力。 (5) 微波作用下，鉻渣也能催化氧化甲基橙溶液。但實(shí)驗(yàn)所采用鉻渣的含鉻(VI)量很低，且可能存在一些抑制H2O2產(chǎn)生·OH的離子，從而微波-鉻渣-H2O2體系催化氧化甲基橙溶液的礦化度較低，但該體系能促進(jìn)甲基橙分子中偶氮鍵的斷裂，提高甲