含铜催化剂的制备及多相芬顿法处理染料废水

日期: 2024-04-20 03:03:46|浏览: 95|编号: 52889

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含铜催化剂的制备及多相芬顿法处理染料废水

纺织印染行业是各行业的主要污染物之一。 排放的染料废水色度高、有机物含量高,严重污染环境。 因此,染料废水的处理和管理至关重要。 染料废水的BOD5/COD很低,可生化性差。 采用传统的生物方法进行治疗,但效果并不理想。 非均相法不仅可以在较温和的条件下进行,而且其产生的羟基自由基对染料分子具有很强的破坏和降解作用,可以非选择性地降解有机物,克服了传统的均相法。 催化剂pH范围窄、回收困难等缺点使其成为处理有机废水的研究热点。 非均相法的关键是制备性能优异的非均相催化剂。 本文合成了两种固体催化剂Cu-L沸石和CuO/ZrO2,用染料模拟废水,并考察了它们对非均相芬顿反应的催化性能。 根据羟基自由基的产生和有机物降解的原理,多孔材料的孔结构应该对催化剂的降解活性有一定的影响。 L沸石具有一维孔隙结构,适合研究孔隙结构对降解的影响。 本文首次采用水热法制备了一系列不同铜含量的Cu-L沸石。 采用酸性猩红和亚甲蓝模拟废水,研究了L沸石的孔结构对催化降解的影响。 结果表明,小分子亚甲基蓝可以进入Cu-L沸石孔隙中产生强吸附并覆盖催化剂的活性位点,从而产生强吸附和脱色作用。 但吸附影响自由基的产生,催化活性较低。 酸性红色分子较大,无法进入沸石孔隙。 活性位点产生的羟基自由基的降解使酸性红具有良好的脱色率。

Cu-L沸石的催化活性受Cu含量的影响,通过调节Cu的掺入量可以获得高活性的Cu-L催化剂。 在最佳配比和合成条件下制备的催化剂,在50℃、催化剂用量50mg、H2O用量3%的条件下,对50ml浓度为200mg/L的酸性红,脱色率可达98.6% 1 毫升。 此外,研究发现水热法合成的Cu-L沸石的催化性能优于离子交换法制备的Cu-L沸石和水热法合成的Fe-L沸石。 氧化锆作为催化剂载体,性能稳定。 它不仅能高度分散活性组分,而且与活性组分有很强的相互作用,从而影响催化剂的反应活性。 目前国内外对CuO/ZrO2的研究较多,但其用于多相处理染料废水的报道尚未见报道。 研究了CuO/ZrO2的制备方法及其催化氧化降解酸性红的影响因素。 结果表明,浸渍法合成的催化剂催化效果最好,混合法制备的催化剂次之。 共沉淀法制备的催化剂为非晶态,催化效果随CuO含量变化较大。 对于混合法和浸渍法合成的CuO/ZrO2,随着铜物种含量的增加,酸性红脱色率略有下降,而共沉淀法合成的CuO/ZrO2的活性随着铜物种的增加而增加。 在50℃下,以浸渍法制备的CuO含量为5%的CuO/ZrO2为催化剂,加入50mg和1ml量的3%H2O2,催化降解200mg/L酸性红(50ml)即可脱色率可达95.4%。 实验还考察了温度、pH、染料初始浓度、催化剂用量和H2O2用量对脱色率的影响。 结果表明,CuO/ZrO2对于高浓度染料废水仍具有较高的脱色率,且催化效果优于Cu-L沸石。 并且CuO/ZrO2在碱性条件下仍保持较高的催化活性。 通过原子吸收测量发现,CuO/ZrO2和Cu-L沸石的铜溶解量很低,且Cu-L沸石的稳定性优于CuO/ZrO2。

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