CuO基催化劑制備及含酚廢水的CWPO研究.pdf

1、人類的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程，帶來了一系列嚴(yán)峻的環(huán)境問題，這已經(jīng)嚴(yán)重的影響了人類自身的安全和可持續(xù)性發(fā)展。酚類化合物作為環(huán)境中常見的有機(jī)污染物，對(duì)生物體毒性大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、在環(huán)境中殘留時(shí)間長，已被多國列入優(yōu)先控制污染物名單。酚類物種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)需氧量大和對(duì)微生物的高毒性，使傳統(tǒng)的處理工藝，如活性污泥法對(duì)其處理效果不佳。因此，如何處理高毒性酚類有機(jī)廢水成為一個(gè)重要的課題。催化濕式過氧氧化(Catalyticwetperoxideoxidati

2、on，CWPO)作為一種先進(jìn)氧化技術(shù)(Advancedoxidationprocesses，AOPs)，因其操作簡單、使用清潔氧化劑、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。
　　本文通過絡(luò)合法和浸漬法分別制得CuCe氧化物和CuO/SBA-15催化劑。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)、N2吸附-脫附、透射電鏡(TEM)和原子吸收分光光度計(jì)(AAS)等表征手段，研究了制備條件對(duì)CuCe氧化

3、物和CuO/SBA-15催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌和可還原性能等的影響。借助離子色譜(IC)、紫外可見分光光度計(jì)和總有機(jī)碳測(cè)定儀(TOC)等測(cè)試技術(shù)，研究了苯酚(phenol)、對(duì)氯酚(4-chlorophenol，4-CP)和2，4-二氯酚(2，4-dichlorophenol，2，4-DCP)在制得的催化劑上的CWPO性能。研究了反應(yīng)條件（催化劑濃度、H2O2劑量、溫度、污染物濃度、初始pH和重復(fù)使用次數(shù)）與CWPO性能之間的關(guān)系，主要獲得

4、如下結(jié)論:
　　1、在Ce∶Cu=6，M(Cu+Ce)∶CA=1.8，焙燒溫度為450℃，焙燒時(shí)間為3h時(shí)制得的CuCe氧化物催化劑具有最佳的CWPO性能和良好的pH適應(yīng)性能，在pH值為6.2時(shí)4-CP和2，4-DCP溶液中TOC去除率達(dá)到87％和81％;CuCe氧化物催化劑良好的CWPO性能歸因于CuCe氧化物催化劑中CuCe固溶體、高的比表面積和表面粗糙多孔的絮狀結(jié)構(gòu)的形成。
　　2、在一定范圍內(nèi)增加H2O2和催化劑濃度

5、有利于提高氯酚溶液中TOC去除率，過高H2O2和催化劑的用量會(huì)增加發(fā)生副反應(yīng)的機(jī)率，不利于溶液中酚類有機(jī)物的CWPO降解。過高的目標(biāo)污染物的濃度，使得催化劑表面活性位因吸附更多的目標(biāo)污染物分子，阻礙了催化劑活性中心對(duì)H2O2吸附與活化，不利于強(qiáng)氧化性·OH的生成，從而不利于提高氯酚溶液中TOC去除率。
　　3、重復(fù)使用后，CuCe氧化物催化劑能較好地保持原有的晶相和表面形貌，但4-CP和2，4-DCP的TOC去除率和脫氯率隨著Cu

6、Ce氧化物催化劑重復(fù)使用次數(shù)的增加而降低，可歸因于CuCe氧化物催化劑在CWPO過程中Cu物種的析出和表面活性氧物種的流失。
　　4、4-CP和2，4-DCP在CuCe氧化物催化劑上的CWPO反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，其CWPO反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程分別為:y=6959.3x-17.2和y=9725x-25.4;4-CP和2，4-DCP在CuCe氧化物催化劑上的CWPO反應(yīng)活化能分別為Ea=57.8和80.8kJ/mol;在相同條件下，2，

7、4-DCP分子比4-CP分子更難降解，歸因于2，4-DCP分子極性和氯取代基位阻效應(yīng)的影響。
　　5、對(duì)CuO/SBA-15催化劑的研究表明，在450℃下焙燒3.0h制備的CuO負(fù)載量為20％的CuO/SBA-15催化劑擁有規(guī)整有序的介孔結(jié)構(gòu)，孔徑約為6nm且比表面積達(dá)到716m2/g，活性物種CuO在載體材料上擁有良好的分散度并保持較小的晶粒尺寸。所制得的CuO/SBA-15催化劑具有良好的pH適應(yīng)性能，在pH為4.2～7.9時(shí)