复合铁氧化物中空膜湿式氧化染料废水性能研究

摘要

负载型非均相湿式氧化催化剂这一新型催化材料，具有催化效率高，应用范围广，操作装置简单，便于实现分离等优势。基于这些优点，在近年来的科学研究中该负载性催化剂在活性炭再生，污泥活化，降解废水等领域受到了广泛关注。在本文中通过对铁掺杂的二氧化硅微凝胶材料和介孔碳中空膜材料的制备、表征及性能分析，其目的为将制备的催化剂材料用于非均相催化湿式氧化降解染料废水的研究。由于实际染料废水成分复杂，在本文中采用三种不同类别的染料和三种钠盐组成染料废水的方法对实际废水进行模拟，达到简化模型和增强催化剂适应性的目的，增强对实际废水催化湿式氧化的降解效果。此外，将掺杂铁金属物的介孔碳作为膜材料负载于氧化铝管的表面制备出的复合铁氧化物中空膜材料，可实现降解反应和过滤分离的同步进行，使得此类催化剂材料在非均相催化湿式氧化降解染料废水时表现出优异的处理性能。本文具体研究内容如下:
　　1、通过溶胶凝胶法制备出的三种不同的复合铁氧化物二氧化硅微凝胶催化剂材料，通过SEM，TEM，FITR，XRD和TGA等手段对是三种催化剂材料的物相性质进行表征分析，并探讨三种不同的催化剂对模拟染料废水中每种染料的降解效率和COD去除率，得出半胱氨酸改性的催化剂材料具有最好的降解效率，可实现对难降解有机物的去除。
　　2、当选用适用性强的半胱氨酸改性的二氧化硅微凝胶催化剂，通过SEM，TEM，XRD和TGA等手段进行表征，可知铁均匀的分布于催化剂表面，形成新物质出现，且热稳定性较好。同时在催化湿式降解实际废水研究时发现，降解过程符合伪一级反应，降解速率常数为常规反应的五倍。
　　3、采用低温水热合成反应、多次浸渍、固化、焙烧的方法可制备出复合铁氧化物中空膜材料。通过SEM，TEM，XRD等表征分析得出，铁金属氧化物掺杂后的介孔碳膜材料表面粗糙度增加，但仍能保留原有材料的孔道结构。掺杂的铁氧化物为非贵金属材料，且在常温常压条件下进行，降低了操作要求和增加催化反应的活性位点的同时，又可实现催化降解和过滤分离的同步进行，简化实验操作，降低运行成本。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 染料分类概述

1．3 湿式空气氧化技术概述

1．3．1 湿式空气氧化技术

1．3．2 湿式空气氧化技术应用

1．4 催化湿式氧化技术概述

1．4．1 均相催化湿式氧化技术

1．4．2 非均相催化湿式氧化技术

1．5 膜分离技术概述

1．5．1 膜分离技术工艺特点

1．5．2 膜分离技术分类

1．5．3 膜分离技术应用

1．6 选题依据和主要研究内容

第二章 复合铁氧化物负载二氧化微凝胶的制备及非均相催化湿式氧化降解模拟染料废水研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂和实验仪器

2．2．2 材料的制备合成

2．3 材料表征及实验结果分析

2．3．1 材料的表征方法

2．3．2 材料的表征结果分析

2．3．3 凝胶催化剂用于湿式氧化降解模拟染料废水的研究

2．4 本章小结

第三章 半胱氨酸改性三价铁二氧化硅微凝胶催化剂的制备及其对实际染料废水的处理

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂和实验仪器

3．2．2 材料的制备合成

3．3 材料表征及实验结果分析

3．3．1 材料的表征方法

3．3．2 材料的表征结果分析

3．3．3 半胱氨酸改性微凝胶催化剂用于湿式氧化降解实际废水研究

3．4 催化降解体系的机理研究分析

3．5 本章小结

第四章 复合铁氧化物中空膜材料制备及其催化染料废水研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂和实验仪器

4．2．2 材料的制备合成

4．3 材料表征及实验结果分析

4．3．1 材料的表征方法

4．3．2 材料的表征结果分析

4．3．3 复合铁氧化物中空膜材料(Fe／meso-C@A12O3 tube)湿式氧化降解废水研究

4．5 本草小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间论文发表情况

致谢