层状羟基铜盐的制备及湿式过氧化氢催化氧化有机废水

摘要

高浓度有机废水的降解是污水处理的一大难题。生物法和絮凝沉降法等工艺对其处理都不理想。湿式过氧化氢催化氧化有机物具有反应速度快、处理效果好、催化剂易分离等优点,已逐渐成为高级氧化技术的研究热点,而湿式过氧化氢催化氧化的关键是多相催化剂的制备。
　　 羟基磷酸铜是新型苯酚羟化催化剂,其催化机理是羟基自由基反应,亦能催化H2O2降解有机物。本文通过水热晶化法、直接沉淀法、溶胶-凝胶法、EDTA释放法、乙醇溶剂热法制备羟基磷酸铜。水热晶化法和沉淀法合成条件温和,产物无杂晶；溶胶-凝胶法,EDTA释放法制备的产物多含有杂质。通过催化降解亚甲蓝,研究各种产物的催化性能。水热合成法制备的羟基磷酸铜对亚甲蓝的脱色率最高为67.8％,直接沉淀法制备的羟基磷酸铜对亚甲蓝的脱色率不足15％。溶胶-凝胶法和EDTA释放法制备的产物降解效果各有差异,但亚甲蓝降解效果较好的产物非目的产物羟基磷酸铜。
　　 首次采用乙醇溶剂热法制备出羟基硝酸铜,与传统沉淀法相比,乙醇溶剂热法制备条件易掌握、产量高,且产物羟基硝酸铜具有更高的活性,性质稳定。将羟基硝酸铜用于高浓度(100 m/L)直接湖蓝5B的降解,从pH值、催化剂用量、H2O2用量、反应温度和水样初始浓度等五个方面研究了其对直接湖蓝5B催化降解反应的影响,乙醇溶剂热法制备的羟基硝酸铜在pH=1-10范围内,反应30 min后,直接湖蓝5B色度去除率达到80％以上。对浓度高达0.150g/L直接湖蓝5B溶液,30 min色度去除率仍能达到80％。实验表明过氧化氢添加量有最大值,超过最大值直接湖蓝5B降解效率不会发生变化,并且多次少量添加比一次添加处理效果好。羟基硝酸铜降解直接湖蓝过氧化氢添加量少,降低了使用成本,催化剂具有较长的使用寿命,对有机物COD的去除率也较高,为后续生物处理奠定了基础。羟基硝酸铜在降解过程中有部分Cu2+的溶出,硝酸铜对比试验表明羟基硝酸铜的催化降解主要为多相催化。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第二章 文献综述

2.1 高级氧化技术简介

2.1.1 超临界水(催化)氧化技术

2.1.2 光化学氧化和光化学催化氧化

2.1.3 固定化细胞技术

2.1.4 湿法催化氧化

2.2 湿法催化氧化技术发展概况

2.2.1 均相催化氧化技术

2.2.2 多相催化氧化技术

2.3 羟基磷酸铜研究进展

2.4 羟基硝酸铜研究进展

2.5 本文研究内容

第三章 羟基磷酸铜的制备及催化性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 材料与试剂

3.2.2 实验仪器设备

3.2.3 溶液配制及标定

3.2.4 催化剂的制备

3.2.5 合成产物的表征

3.2.6 合成产物催化性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 水热晶化法

3.3.2 直接沉淀法

3.3.3 溶胶-凝胶法

3.3.4 EDTA释放法

3.3.5 乙醇溶剂热法

3.4 本章小结

第四章 制备方法对羟基硝酸铜催化性能的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂

4.2.2 实验仪器设备

4.2.3 催化剂制备

4.2.4 合成产物的表征

4.2.5 合成产物催化性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 乙醇溶剂热法和沉淀法制备对比分析

4.3.2 晶化温度的影响

4.4 本章小结

第五章 羟基硝酸铜催化过氧化氢氧化降解直接湖蓝5B

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 试剂与材料

5.2.2 实验仪器与反应设备

5.2.3 实验与分析方法

5.3 结果与讨论

5.3.1 直接湖蓝5B紫外-可见光谱分析

5.3.2 水样初始pH的影响

5.3.3 过氧化氢用量的影响

5.3.4 羟基硝酸铜用量的影响

5.3.5 反应温度的影响

5.3.6 染料初始浓度的影响

5.3.7 COD的去除

5.3.8 催化剂寿命及Cu2+的溶出

5.4 本章小结

第六章 结语

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢