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橙黄G(1-Phenylazo-2-naphthol-6,8-disulfonic acid disodium salt,OG)是一种常用的偶氮染料,广泛用于丝、毛织品的染色,染纸及制造墨水,木制品的着色和制造铅笔以及生物着色。过多OG废水的排放不仅导致水环境造成的不良感官,而且危害水生生物的生存,对暴露其中的人也存在一定刺激作用,故对OG的脱色降解研究意义重大。 传统芬顿技术(Fenton reaction)是处理有机污染物公认的高效方法之一,在处理染料废水方面具有很好的前景,但传统芬顿技术存在着反应中消耗大量的铁和酸、而反应后又产生大量污泥而产生的成本高、二次污染的问题。因此,开发具有高效催化性能、低成本、可回收利用的非均相催化剂,利用类芬顿降解体系代替传统的芬顿体系的研究是具有重要意义的。 故本文以磁铁矿为非均相催化剂的研究对象进行了以下两方面的研究: 从含铁工业固体废渣中通过悬浊液的重力分离获得的含锌富铁矿物材料(Wasted Magnetite,WMT)作为非均相Fenton催化剂,深入研究WMT对水中偶氮染料橙黄G(Orange G, OG)的催化Fenton氧化脱色降解性能:采用批处理氧化实验方法,探讨在不同条件下WMT对水中OG非均相Fenton氧化脱色降解的效果差异,确定优化工艺参数。结果表明在可见光作用下有利于WMT催化Fenton反应降解OG的脱色,在有草酸的作用下,降解效果最优,90min的时候OG脱色率达到98%。对比了WMT与商业磁铁矿(Purchased Magnetite,PMT)在光反应(暗反应)条件下对OG的降解情况,并进行了动了学拟合。研究表明,WMT催化的OG非均相Fenton脱色降解,主要表现为在暗反应下大都遵循零级动力学模型(R2>0.96),但在可见光条件下却遵循伪一级动力学模型(R2>0.97)。而且,WMT具有很好的非均相光-Fenton催化性能。因此,WMT是一种潜在的、并可供选择的对OG去除的非均相光-Fenton催化剂。 用偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷(Ammonia propyl triethoxy silane,APTES)偶联Fe3O4(Mt)、Fe2(MoO4)3(IMo)两种化合物的方法制取了Fe3O4-Fe2(MoO4)3(Magnetite-Iron molybdate,Mt-IMo)复合材料,对比了Mt-IMo、IMo、APTES改性Fe3O4(Mt-)、Mt四种不同催化剂对OG的催化类芬顿脱色降解效率,发现四者的降解情况为:在反应至180min时,体系中的OG的浓度分别下降至初始浓度的5.5%、7.5%、34.2%、95.6%。对比了Mt-IMo、H2O2、Mt-IMo+H2O2三种体系下OG的脱色降解情况,研究表明,Mt-IMo+H2O2体系的脱色效果最显著。研究了不同初始pH值下复合材料Mt-IMo催化类芬顿对OG的脱色降解速率,并对降解过程进行了动力学拟合。结果表明当H2O2的初始浓度从10mM到30mM变化时,在降解反应进行120min后,OG的氧化分解率由58.0%上升到95.6%且三个pH值条件下的降解都遵循两阶段准一级反应动力学,即初始缓慢阶段和快速阶段两部分。最后,对催化剂进行重复使用,非均相Fenton-like反应运行180min,OG脱色率达到95%以上,说明催化剂在反应过程中没有失活,稳定性较好。