Fe2O3/高岭土复合催化剂的制备及其在异相可见光Fenton体系中的应用

摘要

Fenton反应具有优异的氧化性能，而且与一般化学法相比，具有设备简单，操作方便，反应条件温和等优点，被广泛用于处理难生物降解或一般化学法难以奏效的有机废水的处理。但Fenton反应仍然受到很多因素的限制，其中包括反应溶液的最佳pH值范围较窄，反应过程中易产生铁泥等。
　　 本论文利用简单易操作的浸渍法，成功合成了Fe2O3/高岭土复合(Fe2O3-Kaolin)异相Fenton催化剂。采用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、氮气吸附脱附等温线、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种表征技术对所制备催化剂进行了表征。
　　 以有机染料罗丹明B溶液（RhB，15mg/L）和亚甲基蓝溶液(MB，15mg/L)模拟有机污染废水，评价了Fe2O3-Kaolin复合催化剂在可见光异相Fenton体系中的催化降解性能。在可见光（λ≥420nm）的照射下，研究了催化剂投加量、双氧水的投加量、反应温度、不同反应条件等因素对催化剂的催化降解性能的影响。研究结果表明，所制备的催化剂对RhB和MB都有着很好的催化降解效果。
　　 通过循环实验和FT-IR分析，以Fe2O3-Kaolin复合催化剂在可见光异相Fenton体系中催化降解RhB为例，讨论了Fe2O3-Kaolin复合催化剂的结构稳定性和性能稳定性，催化剂在循环使用五次后，对RhB溶液的脱色率仍可以达到90％以上，显示了很好的催化稳定性;由红外分析可知，Fe2O3-Kaolin复合催化剂在降解前后的红外光谱没有发生明显的变化，表明Fe2O3-Kaolin复合催化剂具有很好的结构稳定性。最后，对Fe2O3-Kaolin复合催化剂作为异相Fenton催化剂在可见光下催化降解有机污染物的机理进行了探讨。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 染料废水研究现状

1．2．1 染料废水的来源及危害

1．2．2 染料废水研究现状及处理技术

1．3 Fenton反应

1．3．1 Fenton反应的氧化机理及影响因素

1．3．2 Fenton技术在染料废水处理中的研究现状

1．3．3 Fenton反应存在的问题

1．4 高岭土的结构特性及应用研究现状

1．4．1 高岭土的结构

1．4．2 高岭土改性处理方法

1．4．3 高岭土的应用现状

1．5 本文研究的主要内容及意义

第2章 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的制备及表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂及仪器

2．1．2 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的制备

2．1．3 分析方法及表征

2．2 催化剂的表征结果分析

2．2．1 XRD结果分析

2．2．2 SEM结果分析

2．2．3 HRTEM结果分析

2．2．4 XPS结果分析

2．2．5 比表面积和孔结构结果分析

2．3 小结

第3章 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的催化降解性能研究

3．1 实验试剂与仪器

3．2 可见光催化降解实验

3．2．1 有机污染物的性质

3．2．2 光催化降解实验

3．3 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的催化降解效果

3．3．1 催化剂投加量对RhB溶液脱色效果的影响

3．3．2 H2O2投加量对RhB溶液脱色效果的影响

3．3．3 反应温度对RhB溶液脱色效果的影响

3．3．4 其它反应条件对RhB溶液脱色效果的影响

3．3．5 降解过程中RhB溶液脱色及TOC变化

3．3．6 初始pH值对可见光异相Fenton体系的影响

3．3．7 光催化降解过程中铁离子浓度变化

3．3．8 Fe2O3-Kaolin复合催化剂对MB的催化降解效果

3．4 小结

第4章 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的稳定性和降解机理研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂及仪器

4．1．2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)

4．1．3 化学荧光法测定羟基自由基

4．2 实验结果分析

4．2．1 催化剂的稳定性分析

4．2．2 Fe2O3-Kaolin复合催化剂的可见光异相Fenton体系催化机理

4．3 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文