改性活性炭纖維催化劑制備及在微波誘導(dǎo)氧化工藝中應(yīng)用.pdf

1、微波誘導(dǎo)氧化工藝(Microwave Induced Oxidation Process,簡(jiǎn)稱MIOP)是一種新型物理化學(xué)水處理工藝.本論文主要研究了用于MIOP水處理工藝的改性活性碳纖維催化劑的制備與表征、MIOP處理染料廢水的工藝及條件優(yōu)化,并對(duì)MIOP催化劑的作用機(jī)理進(jìn)行了初步探討.本文通過浸漬法制備出了活性炭纖維負(fù)載鐵錳銅催化劑(Fe-Mn-Cu/ACF),并通過差熱分析(TG-DTA)、X射線衍射分析(XRD)、X射線光電子能

2、譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)等方法對(duì)其進(jìn)行表征分析.結(jié)果表明,活性炭纖維表面負(fù)載主要為鐵錳銅的金屬氧化物.通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳MIOP處理工藝條件,在固液比為1:100(0.5g改性活性炭纖維,50ml濃度為300mg/L雅格素藍(lán)BF-BR染料廢水)微波輻射功率為400W,輻照5min的處理工藝條件下,對(duì)雅格素藍(lán)染料廢水的脫色率可達(dá)到97％以上;催化劑經(jīng)過10次重復(fù)使用后,廢水脫色率仍能保持在80％以上;經(jīng)MIOP工藝處理的難降解染料

3、廢水的BOD<,5>/COD從0.08～0.1提高到0.78～0.79;說明Fe-Mn-Cu/ACF催化劑在微波作用下對(duì)雅格素藍(lán)染料廢水具有良好的脫色效果.基礎(chǔ)研究表明,活性炭吸附在染料降解過程中起了重要的作用,在微波場(chǎng)作用下,廢水中的有機(jī)污染物在催化劑表面通過吸附-氧化協(xié)同作用而被迅速降解;該氧化過程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,動(dòng)力學(xué)方程為lnC=-0.7495t+5.7841,R<'2>=0.995,k=0.92min<'-1>.但研究

4、發(fā)現(xiàn),Fe-Mn-Cu/ACF催化劑的機(jī)械強(qiáng)度較差,不能滿足實(shí)際工作要求.為了改善催化劑機(jī)械性能,本文采用沉積-沉淀法制備出活性炭纖維負(fù)載鐵錫(Fe-Sn/ACF)催化劑,并對(duì)其進(jìn)行了TG-DTA、BET、XRD、XPS、SEM等表征分析.結(jié)果表面,催化劑表面主要以鐵錫的多價(jià)態(tài)金屬氧化物的形式存在,催化劑比表面積略有下降,但機(jī)械性能良好.將Fe-Sn/ACF催化劑用于MIOP處理染料廢水,在固液比為1:100(0.5g改性活性炭纖維,5

5、0ml濃度為300mg/L雅格素藍(lán)BF-BR染料廢水),微波輻射功率為400W,輻照4min的處理工藝條件下,染料廢水的脫色率可達(dá)到97％以上;出水的BOD<,5>/COD為0.68～0.70;經(jīng)過10次重復(fù)使用后,廢水脫色率仍保持在84％以上.基礎(chǔ)研究表明,該處理過程的反應(yīng)機(jī)理為絡(luò)合吸附-氧化降解協(xié)同作用結(jié)果;并符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,動(dòng)力學(xué)方程為lnc=-0.5448t+lnC<,0>(R<'2>=0.990),k=O.5448mi