还原铁粉和活性炭活化过硫酸钠处理甲基橙废水的试验研究

摘要

随着人们生活水平的提高，在生活以及生产过程中对染料的需求越来越大，偶氮染料由于种类众多而且性质稳定得到了最为广泛的应用，偶氮染料的使用量占据了整个染料市场的一半以上，随之而来的就是在生产和使用偶氮染料的过程中产生的大量偶氮染料废水，由于偶氮基两端连着芳香环的结构使得偶氮染料分子性质非常稳定，而且偶氮染料降解的中间产物芳香胺类化合物具有很大的毒性，是典型的“三致”物质，对生物的危害性极大，因此，偶氮染料废水成为了典型的难降解废水。
　　本文尝试用近几年来发展很快的一种高级氧化法——基于硫酸根自由基的高级氧化法对偶氮染料废水的处理进行研究，选用甲基橙作为偶氮染料的典型代表，模拟染料废水，首先分别研究了还原铁粉和活性炭活化过硫酸钠降解甲基橙废水的最佳运行条件和处理效果，然后针对研究中出现的问题提出了两种对催化剂的改进方案，进而又研究了铁改性活性炭的最佳改性条件以及改性活性炭催化过硫酸钠降解甲基橙的处理效果，研究了用聚乙烯醇/海藻酸钠/聚乙二醇包埋还原铁粉和活性炭制备复合材料催化剂的最佳制备条件以及复合材料催化剂各组分的含量对复合材料催化剂/过硫酸钠体系处理甲基橙废水效果的影响。
　　在还原铁粉活化过硫酸钠处理甲基橙的实验阶段，研究得出：酸性和中性环境更有利于还原铁粉/过硫酸钠体系对甲基橙的降解；其他四个因素对还原铁粉/过硫酸钠体系降解甲基橙效果的影响程度大小关系为：还原铁粉投加量>反应时间>转速>过硫酸钠投加量；单因素优化得到的最佳处理条件：甲基橙溶液浓度为200mg/L时，还原铁粉投加量为16mmol/L（即0.8936g/L），过硫酸钠投加量为1mmol/L，转速为240r/min，反应3h，MO去除率为73.15％。
　　在活性炭活化过硫酸钠处理甲基橙的实验阶段，研究得出：酸性、中性和碱性环境都不影响活性炭/过硫酸钠体系对甲基橙的降解；其他三个因素对活性炭/过硫酸钠体系降解甲基橙效果的影响程度大小关系为：活性炭投加量>反应时间>过硫酸钠投加量；单因素优化得到的最佳处理条件：甲基橙溶液浓度为200mg/L时，活性炭投加量为0.9g/L，过硫酸钠投加量为0.6mmol/L，240r/min的转速条件下，反应6h后MO去除率为92.21%。
　　在改性活性炭活化过硫酸钠处理甲基橙的实验阶段，研究得出：三个因素对改性活性炭的改性效果的影响程度大小关系为：焙烧温度>FeCl3溶液浓度>焙烧时间；单因素优化得到的最佳改性条件：活性炭在0.4mol/LFeCl3溶液中浸渍，在150℃条件下焙烧1h。在最佳改性条件下制得的活性炭处理效果较改性之前提高了10.17%。
　　在复合材料催化剂活化过硫酸钠处理甲基橙的实验阶段，研究得出：在一定的范围内，聚乙烯醇和聚乙二醇含量越高，铁碳比值越小，复合材料催化剂/过硫酸钠体系对甲基橙的处理效果越好，在一定的范围内，海藻酸钠的最佳使用量是0.4%；四个因素对复合材料催化剂/过硫酸钠体系降解甲基橙效果的影响程度大小关系为：Fe/C比值>SA含量>PEG含量>PVA含量。复合材料催化剂的研制在一定程度上解决了硫酸根自由基利用率低的问题。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 偶氮染料废水

1.3 过硫酸盐高级氧化法

1.4 课题研究的目的和意义、内容和创新点、技术路线

2 试验材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

3 还原铁粉活化过硫酸钠降解甲基橙的研究

3.1 溶液初始pH值对MO氧化降解的影响研究

3.2 正交试验

3.3 单因素优化试验

4 活性炭活化过硫酸钠降解甲基橙的研究

4.1 溶液初始pH值对MO氧化降解的影响研究

4.2 正交试验

4.3 单因素优化实验

5 铁改性活性炭活化过硫酸钠降解甲基橙的研究

5.1 活性炭改性

5.2 正交试验

5.3 改性条件的单因素优化试验

6 复合材料催化剂小球活化过硫酸钠降解甲基橙的研究

6.1 材料简介

6.2 活化小球的制备

6.3 小球活化过硫酸钠降解甲基橙的试验研究

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

参考文献

个人简历、在校发表的论文及研究成果

致谢