過氧化氫催化新材料的制備及其催化處理內(nèi)分泌干擾物雙酚A.pdf

1、內(nèi)分泌干擾物,主要是指對人和動物體內(nèi)正常激素功能產(chǎn)生影響,干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)、從而破壞生物體和人類的正常代謝、分泌以及生殖等功能的外源性化學物質。而雙酚 A(BPA)作為一類具有明顯生殖激素效應的內(nèi)分泌干擾物,因其產(chǎn)量大、應用廣泛以及環(huán)境毒性大等特點,成為近年來的研究重點。高級氧化技術所具有的綠色高效的優(yōu)勢,在處理難降解有機物上充分體現(xiàn)。國內(nèi)外大量學者對此作過相關報道,并將其應用于處理各類難降解的工業(yè)有機廢水。
　　本課題以類 Fen

2、ton反應的理論為基礎,以催化活性和穩(wěn)定性為評價指標,研究了固體強酸、載鐵活性炭(Fe/AC)兩類過氧化氫催化新材料的制備工藝、催化性能,并對性能較優(yōu)的Fe/AC材料進行了DTA、XRD以及FT-IR表征。采用性能優(yōu)良的Fe/AC材料,開展了催化過氧化氫降解 BPA的工藝研究,并探討了其催化過氧化氫降解BPA的動力學過程。主要結論如下:
　　1、通過沉淀-浸漬-煅燒的方法,制備出了固體強酸材料:SO42-/TiO2(ST)、Gd3

3、+-SO42-/TiO2(GST)、SO42-/TiO2-Al2O3(STA)、Gd3+-SO42-/TiO2-Al2O3(GSTA)。制備過程中發(fā)現(xiàn),固體強酸材料的催化活性和穩(wěn)定性主要與煅燒溫度、Gd3+摻雜摩爾百分數(shù)、Ti4+/Al3+的摩爾比有關。通過實驗比較,GST的性能較優(yōu),其較優(yōu)制備工藝為:煅燒溫度為450℃;Gd3+的最佳摻雜摩爾百分數(shù)1％(Gd3+與Ti4+的摩爾比)。金屬離子Gd3+、Al3+的摻雜,一定程度上影響著固

4、體酸的性能。通過解吸實驗證明,固體強酸催化過氧化氫降解甲基橙的反應,吸附作用并不是甲基橙溶液濃度下降的主要因素,類Fenton氧化降解起主要作用。
　　2、通過酸化改性、浸漬吸附和煅燒的方法,制備出了負載Fe3+的AC材料。在制備過程中研究了負載Fe3+的AC材料(Fe/AC材料)的制備工藝,考察了Fe來源、載Fe3+量、煅燒溫度等因素對其催化活性和穩(wěn)定性的影響。得到其較優(yōu)的制備條件:由Fe(NO3)3提供Fe3+、AC載Fe3+

5、量為44.05 mg/g、煅燒溫度為200℃。
　　3、Fe/AC催化過氧化氫對 BPA的去除率,顯著高于單獨使用Fe/AC或 AC對BPA的去除率。連續(xù)重復使用Fe/AC材料8次,60 min內(nèi)催化過氧化氫對BPA的去除率維持在30%左右,證明Fe/AC具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
　　4、對Fe/AC催化材料進行了表征,DTA測試結果表明:AC材料經(jīng)過載Fe3+后對本身的熱穩(wěn)定性沒有明顯影響;XRD對AC和Fe/AC的表征表明,在

6、煅燒溫度為105~400℃范圍內(nèi)制備的Fe/AC材料在2θ為24.1°和35.6°值時均只出現(xiàn)了較弱的Fe2O3晶體(赤鐵礦)的特征峰,說明Fe3+并不是以結晶形式的Fe2O3大量存在于AC表面,而是可能與AC表面的含氧基團形成了其它結合形式;IR分析表明:HNO3對AC的表面酸化處理能有效增加AC材料表面含氧基團的數(shù)量,有利于AC表面形成酸性環(huán)境,載Fe3+對其表面含氧基團種類沒有明顯影響。
　　5、通過對Fe/AC材料催化過氧

7、化氫降解BPA的工藝研究,得出其最佳工藝參數(shù)為:反應時間60 min、反應溫度20℃、pH的范圍為4.0≤pH≤8.0、Fe/AC材料用量為3 g/L、過氧化氫用量為2 mL/L、Fe3+/H2O2摩爾比≥0.012。在此工藝條件下,Fe/AC材料催化過氧化氫降解50 mg/L BPA的降解率接近100%。Fe/AC+H2O2與單獨的Fe/AC或AC體系相比,對BPA有更好的去除率。對實驗數(shù)據(jù)進行擬合表明,Fe/AC材料催化過氧化氫降解