造紙污泥活性炭在非均相Fenton體系中的應用研究.pdf

1、染料廢水的成份復雜、色度高、生物降解難度大，其處理一直是工業(yè)廢水處理領域的難題。近年來，非均相Fenton技術發(fā)展迅猛，在印染廢水處理領域表現(xiàn)出良好的應用前景。非均相Fenton技術的核心在于非均相Fenton催化劑，開發(fā)高效穩(wěn)定、來源廣泛、廉價的催化劑載體十分重要。造紙污泥具有來源廣泛、無機成分含量高、處置困難等特點，利用其制備活性炭可作為一種潛在的非均相Fenton催化劑載體來源，同時可實現(xiàn)造紙污泥的資源化利用。
　　本文提出

2、了一種利用造紙污泥(PMS)制備活性炭載體，并合成負載型鐵銅二元金屬非均相Fenton催化劑，用于處理染料廢水的新思路。造紙污泥經炭化活化后制備活性炭作為催化劑載體，與FeSO4·7H2O、CuSO4·7H2O進行混合焙燒制備非均相Fenton催化劑，并以合成染料亞甲基藍模擬廢水為目標污染物，系統(tǒng)地研究了非均相Fenton體系對亞甲基藍模擬廢水的處理性能、評價了催化劑的穩(wěn)定性和初步探索了非均相Fenton反應亞甲基藍的降解機理。文章的主

3、要研究結論如下：
　　1、確定了造紙污泥活性炭(SAC)的最優(yōu)制備條件。造紙污泥的最佳炭化條件為在氮氣保護條件下，將造紙污泥放入管式爐中800℃下熱解2h制成污泥炭(SC)，最佳活化條件為使用濃度5mol/L的硫酸（固液比為0.1）進行活化改性，制備的造紙污泥活性炭比表面積高達231.21m2/g，孔隙結構發(fā)達，且表面官能團豐富。利用此活性炭制備的載鐵催化劑，除包含其他催化劑所共有的Fe2O3晶體之外，其所特有的主要物相還包括堿式

4、硫酸鐵和羥基硫酸鐵，可以更好地促進羥基自由基的產生，有效拓寬了反應體系的pH范圍。
　　2、利用造紙污泥活性炭制備出性能優(yōu)越的負載鐵銅二元金屬的非均相Fenton催化劑(SAC-Fe/Cu-500℃)。結合非均相Fenton體系對亞甲基藍溶液的降解效果及相關的表征結果確定了催化劑的最佳制備條件為:將負載總量為20mmol且摩爾比例為9∶1的FeSO4·7H2O和CuSO4·7H2O負載于2g的造紙污泥活性炭載體上，焙燒溫度為500

5、℃，焙燒時間為120min。在相同的制備條件下，負載鐵銅二元金屬的非均相Fenton催化劑相對于只負載單金屬的催化劑，表面顆粒的粒徑明顯變小，分散更為均勻，并能有效促進催化劑表面α-Fe2O3晶體的生成。同時催化劑中銅氧化物含量增加，在降解過程中雙金屬離子可以表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。
　　3、開展了非均相Fenton降解亞甲基藍的性能研究。非均相Fenton體系中雙金屬催化劑(SAC-Fe/Cu-500℃)對亞甲基藍的降解效果較好且

6、用量較少;該非均相Fenton體系催化降解100mL初始濃度100mg/L的亞甲基藍溶液的最佳條件為:催化劑的投加量為0.1g/L，H2O2的投加量為6mL/L，初始pH值為4;此條件下反應80min后，亞甲基藍的脫色率接近100％，TOC去除率為71.14％，優(yōu)化后體系的處理效果較好;反應后的含鐵污泥產生量較少，催化劑具有較好的穩(wěn)定性和壽命，具有較高的使用價值。
　　4、初步探究了非均相Fenton體系降解亞甲基藍的反應機理。反

7、應過程中亞甲基藍分子被破壞，反應80min后反應液在664nm處和其它幾處主要吸收峰均逐漸減弱到基本消失，亞甲基藍脫色反應基本完成，但此時溶液中的礦化率只有71.14％，說明該體系中染料的礦化滯后于脫色;非均相Fenton反應是亞甲基藍降解的主要路徑，催化劑表面金屬離子溶出而導致的均相Fenton反應是亞甲基藍降解的次要路徑（占38.7％）;通過反應動力學研究表明，體系的反應速率與初始pH呈負相關，與催化劑和H2O2的投加量均呈正相關，