施氏矿物和黄钾铁矾对光催化降解甲基橙效果的研究
采用两种生物合成的矿物—施氏矿物和黄钾铁矾光催化降解甲基橙，考察了在不同光源照射、不同的矿物装载量、pH、H2O2加入量、盐浓度下对矿物光催化降解甲基橙的影响。结果表明，UV光源比氙灯光源(模拟太阳光)的催化效率有着明显的提高，过多的矿物装载会屏蔽散射光波，导致光波利用率的下降和催化剂的浪费。不同的pH下存在着不同的催化机制，施氏矿物和黄钾铁矾最佳催化pH均出现在pH=3处，施氏矿物在pH=7.5处降解效率最低，黄钾铁矾在pH=6处降解效果最差，对比发现，其降解规律不是随着pH升高而下降，是因为碱性条件下存在着另一种降解机制。研究还发现，不同种类的盐（NaCl、NaNO3、Na2SO4）及不同浓度（0.1mol·L-1和0.5mol·L-1）对黄钾铁矾光催化效果影响较小，120min反应结束时，95%以上的甲基橙均被降解，而施氏矿物在各梯度对照下都比黄钾铁矾差。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words 1
1引言1
2材料与方法2
2.1 供试材料与仪器 2
2.2 测定方法 3
2.3 试验设置 3
2.3.1不同波长光源照射对光催化降解甲基橙的影响3
2.3.2不同矿物装载量对光催化降解甲基橙的影响3
2.3.3不同pH对光催化降解甲基橙效果的影响 3
2.3.4不同H2O2浓度对光催化降解甲基橙的影响 3
2.3.5不同盐浓度对光催化甲基橙降解效果的影响3
3.结果与分析.3
3.1 不同波长光源照射对光催化降解甲基橙的影响3
3.2 不同矿物装载量对光催化降解甲基橙的影响4
3.3 不同pH对光催化降解甲基橙效果的影响 5
3.4 不同H2O2量对光催化降解甲基橙的影响 7
3.5 不同盐浓度对光催化降解甲基橙的影响8
4 讨论 9
5 结论 10
致谢10
参考文献 10
施氏矿物和黄钾铁矾对光催化降解甲基橙效果的研究
环科101 许彩云
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
引言
1 引言（Introduction）
随着人们生活水平的提高，我国的纺织工业废水也在逐年增加。截至2011年，我国纺织业废水排放总量24.1亿t,在工业废水排放中位于第3位。COD排放总量为29.2万t,位居工业废水COD排放第4位。其中，印染废水约占纺织行业废水排放总量的80%，约19.3亿t,占整个工业废水的约10%。
从目前来看，国内对印染废水的处理主要是三个步骤：①通过过滤、吸附、离心分离等物理方法去除印染废水中的的大砂粒、固体物纤维屑。②利用中和、絮凝、氧化等化学方法调节pH、脱色，降低COD、BOD，调节废水的可生化性。③对已调节理化性能的废水采用生物滤池法、厌氧/好氧消化法分解废水中的有机物[3]。但同时，有些方法也有较大的局限性，如絮凝法有药剂用量大、操作复杂、污泥生成量高、处理费用高、脱色效果差等缺点，即使与PAM有机高分子絮凝剂联合使用也收效甚微。臭氧氧化法，从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用上有一定的困难。厌氧/好氧消化法是目前印染废水处理的主流方法，主要是针对难生化的高分子物质，使其发生水解、酸化，以便为后续的好氧处理创造条件，其出水一般可以达到国家标准。
从成分上来看，印染废水以芳烃和杂环化物为母体，可分为偶氮染料、蒽醌染料、靛类染料、三芳甲烷染料等，具有色度高、成分复杂、水质变化大、可生化性差、碱性大等特性[4]，属难处理的工业废水。
印染废水中，偶氮染料种类多，产量最大，占半数以上。甲基橙作为一种互变异构体，酸性条件下的和碱性条件下的偶氮和蒽醌结构是染料化物的主体结构[5~6]，以其作为染料废水降解的模型化物具有较强的代表性。
国内外学者对降解甲基橙也进行了诸多的实验研究。如用活性炭、凹凸棒石、蒙脱石、膨润土[7]、天然沸石[8]、天然闪锌矿[9]等吸附材料吸附降解、电化学催化降解[10]、化学混凝及电絮凝处理、高压放电降解[11]、以及国外开创的以Fenton为首的高级氧化工艺[12]等，但普遍都有一些缺点，如用吸附材料吸附，大部分只是被吸附在其表面，只有一小部分被降解了，并且对于吸附物质具有较高的选择性；高压放电降解对印染废水的导电率要求较高，有研究表明，当导电率高于1800μscm1时液相中已看不到放电，甲基橙基本上不再降解[11]，这对有较高盐度的印染废水的处理十分不利。传统的Fenton法也有适应pH范围较窄、含铁污泥的积聚造成二次污染、催化剂的损失、无法循环使用等缺点[12~14]。
光催化氧化技术自20世纪80年代应用于水环境污染控制以来，由于其具有操作简单、可以破坏许多结构稳定的有机物和无机物、无二次污染等特性，愈来愈受到国内外环保部门的重视，成为新兴的污染治理技术之一。
生物成因施氏矿物（Fe8O8（OH）82x(SO4)x,其中1≤x≤1.75）作为一种发现时间较短的新矿物，具有纳米级的粒度和不规则管状隧道结构（半径为0.25nm），具有较高的表面吸附能和松散的结晶度，比表面积通常在100~200m2g 1，Fe/S摩尔比为4.6~8.0，其中约 1/3 SO42，吸附在矿物表面，另外2/3 SO42 在内部隧道结构中，表面的–OH 和SO42有较大的反应活性。自然形成的矿物矿物颗粒具有特殊的形态，球形颗粒表面布满针刺状形成了典型的海胆或刺猬形结构，这种形态与矿物形成的环境条件及速度有关。据廖岳华等的研究表明[15],施氏矿物是一种非常理想的除砷材料，对于铜离子、Cr（IV）也有较好的吸附性能，吸附的机理主要就是与施氏矿物的羟基表面络合与配位体交换，同时也表明，生物成因合成的施氏矿物比化学合成矿物更为稳定。WeiMin Wang等发现施氏矿物作为类Fenton催化剂其某些特定区域对于催化降解苯酚有很好的效果，具有高的耐盐性，这无疑对印染的高盐浓度废水极为有利。但受pH影响较大，在pH=3时，在1h内即可催化苯酚分解90%以上，pH=5时，苯酚降解90%以上则需要5h。有XRD图谱分析表明，在循环使用12次后，施氏矿物的晶型有细微的变化，主要就是催化过程中Fe（Ⅲ）和硫酸根的溶出释放导致施氏矿物内部结构的塌陷。但对苯酚的去除率仍然达到了98%[12]，说明施氏矿物有很好的重复利用性。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words 1
1引言1
2材料与方法2
2.1 供试材料与仪器 2
2.2 测定方法 3
2.3 试验设置 3
2.3.1不同波长光源照射对光催化降解甲基橙的影响3
2.3.2不同矿物装载量对光催化降解甲基橙的影响3
2.3.3不同pH对光催化降解甲基橙效果的影响 3
2.3.4不同H2O2浓度对光催化降解甲基橙的影响 3
2.3.5不同盐浓度对光催化甲基橙降解效果的影响3
3.结果与分析.3
3.1 不同波长光源照射对光催化降解甲基橙的影响3
3.2 不同矿物装载量对光催化降解甲基橙的影响4
3.3 不同pH对光催化降解甲基橙效果的影响 5
3.4 不同H2O2量对光催化降解甲基橙的影响 7
3.5 不同盐浓度对光催化降解甲基橙的影响8
4 讨论 9
5 结论 10
致谢10
参考文献 10
施氏矿物和黄钾铁矾对光催化降解甲基橙效果的研究
环科101 许彩云
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引言
1 引言（Introduction）
随着人们生活水平的提高，我国的纺织工业废水也在逐年增加。截至2011年，我国纺织业废水排放总量24.1亿t,在工业废水排放中位于第3位。COD排放总量为29.2万t,位居工业废水COD排放第4位。其中，印染废水约占纺织行业废水排放总量的80%，约19.3亿t,占整个工业废水的约10%。
从目前来看，国内对印染废水的处理主要是三个步骤：①通过过滤、吸附、离心分离等物理方法去除印染废水中的的大砂粒、固体物纤维屑。②利用中和、絮凝、氧化等化学方法调节pH、脱色，降低COD、BOD，调节废水的可生化性。③对已调节理化性能的废水采用生物滤池法、厌氧/好氧消化法分解废水中的有机物[3]。但同时，有些方法也有较大的局限性，如絮凝法有药剂用量大、操作复杂、污泥生成量高、处理费用高、脱色效果差等缺点，即使与PAM有机高分子絮凝剂联合使用也收效甚微。臭氧氧化法，从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用上有一定的困难。厌氧/好氧消化法是目前印染废水处理的主流方法，主要是针对难生化的高分子物质，使其发生水解、酸化，以便为后续的好氧处理创造条件，其出水一般可以达到国家标准。
从成分上来看，印染废水以芳烃和杂环化物为母体，可分为偶氮染料、蒽醌染料、靛类染料、三芳甲烷染料等，具有色度高、成分复杂、水质变化大、可生化性差、碱性大等特性[4]，属难处理的工业废水。
印染废水中，偶氮染料种类多，产量最大，占半数以上。甲基橙作为一种互变异构体，酸性条件下的和碱性条件下的偶氮和蒽醌结构是染料化物的主体结构[5~6]，以其作为染料废水降解的模型化物具有较强的代表性。
国内外学者对降解甲基橙也进行了诸多的实验研究。如用活性炭、凹凸棒石、蒙脱石、膨润土[7]、天然沸石[8]、天然闪锌矿[9]等吸附材料吸附降解、电化学催化降解[10]、化学混凝及电絮凝处理、高压放电降解[11]、以及国外开创的以Fenton为首的高级氧化工艺[12]等，但普遍都有一些缺点，如用吸附材料吸附，大部分只是被吸附在其表面，只有一小部分被降解了，并且对于吸附物质具有较高的选择性；高压放电降解对印染废水的导电率要求较高，有研究表明，当导电率高于1800μscm1时液相中已看不到放电，甲基橙基本上不再降解[11]，这对有较高盐度的印染废水的处理十分不利。传统的Fenton法也有适应pH范围较窄、含铁污泥的积聚造成二次污染、催化剂的损失、无法循环使用等缺点[12~14]。
光催化氧化技术自20世纪80年代应用于水环境污染控制以来，由于其具有操作简单、可以破坏许多结构稳定的有机物和无机物、无二次污染等特性，愈来愈受到国内外环保部门的重视，成为新兴的污染治理技术之一。
生物成因施氏矿物（Fe8O8（OH）82x(SO4)x,其中1≤x≤1.75）作为一种发现时间较短的新矿物，具有纳米级的粒度和不规则管状隧道结构（半径为0.25nm），具有较高的表面吸附能和松散的结晶度，比表面积通常在100~200m2g 1，Fe/S摩尔比为4.6~8.0，其中约 1/3 SO42，吸附在矿物表面，另外2/3 SO42 在内部隧道结构中，表面的–OH 和SO42有较大的反应活性。自然形成的矿物矿物颗粒具有特殊的形态，球形颗粒表面布满针刺状形成了典型的海胆或刺猬形结构，这种形态与矿物形成的环境条件及速度有关。据廖岳华等的研究表明[15],施氏矿物是一种非常理想的除砷材料，对于铜离子、Cr（IV）也有较好的吸附性能，吸附的机理主要就是与施氏矿物的羟基表面络合与配位体交换，同时也表明，生物成因合成的施氏矿物比化学合成矿物更为稳定。WeiMin Wang等发现施氏矿物作为类Fenton催化剂其某些特定区域对于催化降解苯酚有很好的效果，具有高的耐盐性，这无疑对印染的高盐浓度废水极为有利。但受pH影响较大，在pH=3时，在1h内即可催化苯酚分解90%以上，pH=5时，苯酚降解90%以上则需要5h。有XRD图谱分析表明，在循环使用12次后，施氏矿物的晶型有细微的变化，主要就是催化过程中Fe（Ⅲ）和硫酸根的溶出释放导致施氏矿物内部结构的塌陷。但对苯酚的去除率仍然达到了98%[12]，说明施氏矿物有很好的重复利用性。
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