花狀水合氧化鐵的制備及其對偶氮染料的降解研究.pdf

1、偶氮染料因合成工藝簡單、成本低、染色性能突出等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于印染行業(yè)。有研究表明，大多數(shù)偶氮染料在一定條件下會(huì)分解，分解產(chǎn)物僅芳香胺就可達(dá)20多種，染料廢水本身及其分解產(chǎn)物具有致畸、致突變、致癌性，可對人類身體健康造成威脅，因此關(guān)于染料廢水的處理問題一直是環(huán)境研究的熱點(diǎn)課題。我們課題組一直從事各種鐵氧化物的液相合成及其在污水處理中的應(yīng)用研究，在前期研究中，我們曾以Fe3+溶液為原料，利用三種方法合成水合氧化鐵，系統(tǒng)研究了水合氧化鐵與H2O

2、2構(gòu)建的類Fenton體系對酸性媒介黃10和酚紅等有機(jī)污染物的光催化降解機(jī)制。本文將檸檬酸作為添加劑，采用亞鐵離子氧化法制備了花狀水合氧化鐵，并將其與過硫酸鈉構(gòu)建催化體系，以偶氮染料橙黃Ⅱ和萘酚藍(lán)黑為目標(biāo)污染物，研究過硫酸鹽高級氧化法對其氧化降解過程，揭示污染物在可見光誘導(dǎo)下在水合氧化鐵/過硫酸鈉體系的降解機(jī)制。本論文的研究結(jié)果可為染料廢水的有效處理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，因此具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文主要研究

3、內(nèi)容及成果如下:
　　(1)以硫酸亞鐵為原料，以檸檬酸為添加劑，利用空氣氧化法制備了花狀水合氧化鐵。研究了鐵鹽、不同氧化劑、不同添加劑對花狀水合氧化鐵形貌的影響，初步推測了花狀水合氧化鐵的形成機(jī)理。結(jié)果表明，鐵鹽種類對花狀水合氧化鐵的形成沒有影響，當(dāng)空氣氧化換成H2O2時(shí)仍可以得到花狀形貌的水合氧化鐵，而改用Na2S2O8和NaClO時(shí)，雖有成花的趨勢但并不能得到完整的花狀形貌。當(dāng)以醋酸鈉和丁二酸等含羧基的物質(zhì)為添加劑時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物

4、為棒狀的α-FeOOH;以葡萄糖及蔗糖等含羥基的物質(zhì)為添加劑時(shí)，雖然得到的產(chǎn)物是水合氧化鐵，但不是花狀形貌;添加酒石酸鈉及十二烷基磺酸鈉也不能形成花狀的水合氧化鐵。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和添加劑的結(jié)構(gòu)推測了花狀水合氧化鐵的形成機(jī)制，檸檬酸中有三個(gè)羧基，其與Fe(Ⅱ)離子之間存在較大的親和力，致使水合氧化鐵納米粒子聚集在三個(gè)羧基周圍定向堆積而形成花狀結(jié)構(gòu)。
　　(2)以水合氧化鐵為催化劑，以橙黃Ⅱ?yàn)槭茉囄廴疚?，在可見光下探究其對橙黃Ⅱ降解過程

5、及降解機(jī)制，同時(shí)評估了水合氧化鐵的可重復(fù)利用性能。結(jié)果表明，以水合氧化鐵/Na2S2O8/可見光構(gòu)建的類Fenton體系對偶氮染料橙黃Ⅱ顯示出較好的降解效果，80ppm的橙黃Ⅱ在6h時(shí)降解率98.43％。TOC結(jié)果顯示完全礦化率為83.2％。對降解機(jī)制的研究表明:橙黃Ⅱ在水合氧化鐵/Na2S2O8/可見光體系下首先生成對氨基苯磺酸和1-氨基-2-萘酚。接下來，對氨基苯磺酸和1-氨基-2-萘酚大部分被完全礦化為CO2，少部分被氧化降解成小

6、分子。六次循環(huán)降解實(shí)驗(yàn)表明，橙黃Ⅱ降解率均達(dá)到98％以上，說明該方法制備的水合氧化鐵具有良好的可重復(fù)利用性。
　　(3)以水合氧化鐵為催化劑，以萘酚藍(lán)黑為受試污染物，探究了水合氧化鐵對萘酚藍(lán)黑的催化降解過程。結(jié)果表明，80 ppm的偶氮染料萘酚藍(lán)黑在水合氧化鐵/Na2S2O8體系下120 min時(shí)降解率為98.26％，其中62％完全礦化，剩余的38％降解為包含硝基苯在內(nèi)的小分子物質(zhì)。另外，還探究了此體系對橙黃Ⅱ和萘酚藍(lán)黑二元混合溶