沸石負(fù)載Fe3O4光催化氧化去除水中苯酚
摘要：為了對(duì)水中苯酚的去除進(jìn)行研究，通過離子交換法及液相沉積法在天然沸石上負(fù)載Fe3O4制備出一種具有較高反應(yīng)活性的復(fù)合催化劑，采用X-射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）等儀器對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，并利用復(fù)合催化劑進(jìn)行非均相UV/Fenton反應(yīng)處理模擬苯酚廢水，考察不同因素對(duì)苯酚降解效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在催化劑投加量為0.4g/L，H2O2投加量為二分之一理論投加量，pH為3~10且室溫的條件下，處理100mg/L的模擬苯酚廢水，60min之內(nèi)苯酚去除率可達(dá)90%以上。通過對(duì)催化劑的穩(wěn)定性研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)5次循環(huán)使用后，苯酚去除率均可保持在90%以上，具有良好的循環(huán)使用性能。
酚類物質(zhì)具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性，對(duì)人體、水生生物及農(nóng)業(yè)都會(huì)造成很大危害。其來源廣泛，作為重要的化工原料，主要存在于煉油、石油化工、染料、有機(jī)合成工業(yè)等廢氣和廢水中，另外，在香煙煙霧及汽車尾氣中也含微量的酚。隨著工業(yè)迅速發(fā)展，含酚廢水排放相應(yīng)增多。光催化氧化技術(shù)應(yīng)用于水處理治理已成為研究熱點(diǎn)，F(xiàn)eN-TON、UV/FeNTON等高級(jí)氧化法反應(yīng)迅速、條件溫和，通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的•OH可有效降解工業(yè)有機(jī)廢水。
但均相UV/FeNTON對(duì)PH值適應(yīng)范圍較窄，不利回收與應(yīng)用，且反應(yīng)所需鐵離子會(huì)造成二次污染。有研究表明，將鐵離子負(fù)載到分子篩、樹脂等吸附載體上，可克服均相芬頓反應(yīng)缺陷，并取得較好的光催化氧化效果。因此，制備高效經(jīng)濟(jì)的光催化材料是目前研究者關(guān)心和迫切需要研究的問題。
天然沸石是一種架狀結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，晶體內(nèi)部存在大量有序排列、大小均勻、相互貫通并與外界相連孔徑0．3～1．0Nm的籠狀空穴和通道，比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有較好的吸附和離子交換性能，且在我國沸石資源豐富，成本低廉。本文以模擬苯酚廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過離子交換法及液相沉積法在天然沸石上負(fù)載Fe3O4合成具有較高反應(yīng)活性的催化劑，考察其對(duì)該反應(yīng)體系處理效果影響及最優(yōu)反應(yīng)條件，為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1．1試劑和儀器
試劑：浙江縉云天然沸石，10～20目，比重2．16，孔徑3－4，硅鋁比4．25～5．25，比表面積230～320m2/g，主要成分為：SIO269．58％，AL2O312．2％，F(xiàn)e2O30．87％，CAO2．59％，MgO0．13％，NA2O2．59％，K2O2．59％，其他10．91％；苯酚、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、30％過氧化氫、氨水、硫酸亞鐵、濃鹽酸等均為市售分析純；氫氧化鈉為優(yōu)級(jí)純。
儀器：恒溫水浴鍋、紫外分光光度計(jì)、數(shù)控超聲波清洗器、PH計(jì)、電熱恒溫干燥箱、集熱式磁力加熱攪拌器等。
1．2苯酚廢水
取1．000g苯酚溶于超純水并定容于1000mL容量瓶中，配制成1000mg/L苯酚廢水，實(shí)驗(yàn)時(shí)稀釋至100mg/L，即配即用。其PH值為6．83。
1．3分析方法
水質(zhì)測(cè)定方法參照文獻(xiàn)。苯酚采用4氨基安替比林直接光度法；鐵離子采用鄰菲羅啉分光光度法。
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