铁碳微电解填料的制备及其对难降解有机物的降解研究

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随着全球社会与经济的高速发展,环境问题日益严峻,而在环保领域,活性炭的应用一直是一个重要的部分。活性炭不仅能单独应用于水处理、气体净化领域,还可以与其他物质复合制备一些功能化材料,其中铁碳微电解填料就是活性炭的一个重要应用途径。铁碳微电解填料在处理难生化降解废水时有着较好的效果,能够提高废水可生化降解性,受到各国学者的广泛重视。  本文以活性炭、铁粉为主要原料,通过与粘结剂、催化剂按一定比例混合揉制成型,之后通过高温烧结的方式制备出铁碳微电解填料,并利用制备的铁碳微电解填料对目标污染物进行降解研究。主要研究内容如下:  1.以活性炭为原料,通过与铁粉、粘结剂、催化剂按一定比例混合揉制成型,然后高温烧结制备出铁碳一体化的微电解填料,命名为MEF。之后通过入水预实验、X射线衍射分析对微电解填料稳定性以及组成结构进行探究,结果显示在本实验所采用的条件下,制备出的铁碳微电解填料入水运行稳定,从组成结构来看烧结过程中对于单质铁的保护较好,XRD图谱中单质铁的衍射峰强度最高,保证了微电解填料在运行反应时的微原电池数量。  2.以亚甲基蓝为目标污染物,利用微电解填料对其进行降解,探究了pH值、微电解填料投加量以及污染物浓度对于降解过程的影响。在pH=3,微电解填料投加量30 g/L的条件下,对于200 ml浓度10 mg/L亚甲基蓝溶液降解率可达54.39%。接着,本文基于芬顿反应原理,在微电解反应过程中添加过氧化氢使之与微电解过程产生的Fe2+形成芬顿体系,在其他条件不变的情况下,将亚甲基蓝的降解率进一步提升至92.79%。  3、以盐酸四环素为目标污染物,进一步探索微电解与芬顿反应联用对于不同污染物的降解适用性。在降解实验过程中进行了相关条件的优化,最终在pH=3.8,微电解投加量20 g/L,过氧化氢投加量每十分钟2.45 mmol/L的条件下对200ml浓度100 mg/L盐酸四环素溶液降解率达到93.10%。对四环素降解过程的分析也证明了此联用工艺在对四环素分子取得一定降解率的同时还能取得一定的TOC去除率,此外进一步的质谱分析揭示了四环素可能的降解路径以及主要的降解产物。
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