鐵基非晶在苯酚廢水處理中的應用.pdf

1、含酚廢水成分復雜、濃度較高、可生化性差，直接排放會對環(huán)境造成嚴重的污染。其中苯酚不僅是用來合成復雜酚類化合物的原料及大分子芳香烴類有機物降解的中間產物，并且是所有酚類化合物中污染最嚴重的物質，所以在本文中選擇模擬苯酚廢水作為研究對象。Fenton法是研究最多的一種處理難降解有機物的高級氧化工藝，與其他處理技術相比具有操作簡單，反應高效，環(huán)境友好等優(yōu)點。本文利用鐵基非晶作為非均相Fenton反應的催化劑，研究其在催化氧化降解苯酚過程中的應

2、用。
　　 利用高效液相色譜分析法比較了相同反應條件下傳統(tǒng)均相Fenton反應以及用零價鐵作為催化劑的非均相Fenton反應對苯酚的處理效果，實驗結果顯示，非晶Fe78Si9B13合金比可溶性鐵鹽及零價鐵具有較高的催化活性。經過相同的反應條件之后，鐵基非晶合金可以將苯酚完全的降解成為無害的CO2及H2O小分子，而其他兩種催化劑只能完全降解其中一部分苯酚，剩余的苯酚轉化成為苯二酚以及苯醌等毒性更大的中間產物。
　　 以10

3、00mg/L模擬苯酚廢水為研究對象，通過改變反應溫度、反應時間、催化劑加入量、雙氧水濃度以及溶液初始pH值等實驗參數，以得到非晶Fe78Si9B13合金催化氧化降解苯酚時的最優(yōu)反應條件。實驗結果表明當反應溫度為60℃，催化劑及雙氧水濃度分別為6g/L及0.31mol/L，溶液初始pH值為2.5時反應10min之后，苯酚的完全降解效率達到99％以上。在上述實驗條件下，當初始苯酚溶液的濃度從50mg/L升高到2000mg/L時，苯酚的完全降

4、解效率依然接近100％，這說明該方法幾乎適合于處理所有工廠排放的含酚廢水。非晶Fe78Si9B13合金在實驗過程中具有良好的穩(wěn)定性，重復使用8次之后仍然具有極好的催化效果。
　　 經過實驗證明鐵基非晶催化氧化降解苯酚的反應過程為雙氧水被吸附到非晶表面，與非晶相互作用產生羥基自由基，然后羥基自由基進攻苯環(huán)上電子云密度較大的臨對位形成鄰苯二酚以及對苯二酚，接著苯二酚被進一步的氧化成為苯醌，苯環(huán)打開形成有機酸，最后被氧化成為CO2跟H

5、2O。根據反應動力學研究結果得知，鐵基非晶催化氧化降解苯酚的過程為一級反應。
　　 利用X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)分析了Cu跟Nb元素的添加對非晶結構及性能方面的影響。研究發(fā)現耐腐蝕元素以及高熔點元素Nb、Cu的加入提高了非晶的熱穩(wěn)定性能，增強了非晶表面氧化膜與非晶之間的連接，降低了非晶的催化活性。通過對比Fe78Si9B13、Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9非晶合金及其經