利用生物基废物制备处理难降解有机废水催化剂的研究

摘要

本论文利用生物基废物（酵母）负载过渡金属活性组分（铁系盐），经炭化、活化后制备应用于高级氧化技术中的活性炭催化剂。以RuO2-Ti电极为阳极，钢板电极为阴极，载铁活性炭为第三极的三维电极法处理酸性大红3R染料废水，通过分析脱色率、COD和TOC的去除率，考察浸渍液（FeSO4）浓度、焙烧温度对酵母活性炭催化剂性能的影响，采用SEM和XRD等测试手段对活性炭催化剂的表面结构及染料氧化降解机理进行了初步探讨。得出以下结论：
　　 （1）分别在0g/L、10.0g/L和30.0g/L FeSO4浸渍后，在相同焙烧温度下制备的酵母活性炭的COD吸附去除率和脱色率均无明显差别，FeSO4浸渍浓度对酵母活性炭的吸附效果的影响较小；FeSO4浸渍浓度对酵母活性炭三维电解的COD去除率影响较大，FeSO4浸渍液浓度越大，COD去除率越高。
　　 （2）700℃焙烧温度下制备的载铁酵母活性炭COD吸附去除率和脱色率均高于载铁椰壳活性炭和500℃、600℃和800℃焙烧温度下制得的载铁酵母活性炭。原因是椰壳活性炭载铁后表面微孔堵塞和/或覆盖而导致其吸附能力下降，而700℃焙烧温度下制备的载铁酵母活性炭的孔隙较其它焙烧温度下发达，比表面积较大，因此吸附能力较强。
　　 （3）700℃焙烧温度下制备的载铁酵母活性炭三维电解的COD去除率均高于500℃、600℃ 和 800℃，但脱色率相差不大。
　　 （4）载铁酵母活性炭用于三维电解处理有机废水的稳定性较载铁椰壳活性炭好。SEM、XRD分析结果表明，酵母经FeSO4浸渍吸附后，铁以“包裹、嵌入”的形式存在于酵母活性炭催化剂的内部和表面，而载铁椰壳活性炭仅表面存在铁。在使用过程中，载铁椰壳活性炭表面负载的铁容易流失，而酵母活性炭不断显露新鲜表面，催化剂持续发挥作用。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 难降解废水处理技术现状及发展趋势

1.1.1 难降解废水的性质

1.1.2 难降解废水处理现状及关键要素

1.1.3 高级氧化技术类型

1.1.4 高级氧化催化剂应用现状

1.1.5 高级氧化催化剂的技术关键

1.2 生物基废料利用现状

1.3 活性炭概述

1.3.1 活性炭的品种

1.3.2 活性炭的组分、结构和性质

1.3.3 活性炭的应用

1.4 研究目的及内容

1.4.1 研究背景及目的

1.4.2 研究内容

1.4.3 本研究的创新点

第2章 实验仪器、主要药剂及分析测试方法

2.1 实验仪器

2.2 实验主要药剂

2.3 分析测试方法

2.3.1 主要分析项目

2.3.2 COD测定

2.3.3 吸光度测定

2.3.4 TOC测定

2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）

2.3.6 X射线衍射法（XRD）

第3章 酵母活性炭的制备

3.1 活性炭的制备

3.1.1 原材料的选择

3.1.2 炭化

3.1.3 活化

3.2 酵母活性炭的制备

3.3 温度对酵母活性炭收率的影响

第4章 酵母活性炭电催化处理酸性大红废水的研究

4.1 实验装置

4.2 FeSO4浓度对活性炭处理效果的影响

4.2.1 实验方法

4.2.2 实验结果与分析

4.3 焙烧温度对酵母活性炭处理效果的影响

4.3.1 实验方法

4.3.2 实验结果与分析

4.4 电解过程中电流效率与能量效率分析

4.4.1 电流效率与能量效率分析指标

4.4.2 二维电解的电流效率与能量效率分析

4.4.3 三维电解的电流效率与能量效率分析

4.5 本章小结

第5章 活性炭催化剂的稳定性及其结构表征

5.1 活性炭催化剂的稳定性实验

5.1.1 实验方法

5.1.2 实验结果及分析

5.2 活性炭催化剂的结构表征

5.2.1 载铁椰壳活性炭的外貌特征

5.2.2 载铁酵母活性炭的外貌特征

5.2.3 活性炭催化剂的XRD分析

5.3 本章小结

第6章 研究结论与建议

6.1 研究结论

6.2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢