焙烧态类水滑石光电催化苯胺/Cr(Ⅵ)复合污染的性能研究

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Cr(Ⅵ)和苯胺作为印染废水中的典型污染物,对环境安全和人类健康都存在极大威胁。但目前对复合污染的处理方式主要为单独处理,处理难度较大。因此寻求一种高效、无二次污染且能同时处理复合污染的技术显得尤为重要。光电催化技术在光催化技术的基础上,通过外加偏压加强电子-空穴对的分离,对Cr(Ⅵ)进行还原、对苯胺进行氧化。本研究制备焙烧态Cu/Ti/Fe类水滑石,通过SEM、XRD、FT-IR、UV-Vis DRS和BET等手段对其结构和组成进行表征,以焙烧态类水滑石为催化剂分别对Cr(Ⅵ)、苯胺、苯胺/Cr(Ⅵ)复合污染进行光电催化,考察各影响因素对反应的影响,确定最佳反应条件,探讨反应机理。结果表明:(1)以氯化铜、硝酸铁和硫酸钛为前驱体,投加2g棉花,通过共沉淀法经450℃焙烧制备焙烧态Cu/Ti/Fe类水滑石,催化剂比表面积为40.29m2/g。制备的焙烧态Cu/Ti/Fe类水滑石具有良好的吸附性和紫外光催化活性,同时表现出优异的光电催化稳定性和重复循环使用性。(2)在单独还原Cr(Ⅵ)废水实验中,当电压为4V,催化剂投加量为O.1g,极板间距为5mm,Cr(Ⅵ)初始浓度为15mg/L,pH为4,不加电解质,反应2h后Cr(Ⅵ)全部去除。在单独降解苯胺废水实验中,当电压为4V,催化剂投加量为0.15g,极板间距为10mm,苯胺初始浓度为150mg/L,pH为1,投加0.02moINaCl电解质,反应2h后苯胺全部去除。在处理苯胺/Cr(Ⅵ)复合废水实验中,当电压为7V,催化剂投加量为0.005g,极板间距为10mm,pH为2,Cr(Ⅵ)和苯胺初始浓度分别为10mg/L和50mg/L,投加0.02moINaNO3电解质,反应2h后复合污染中的Cr(Ⅵ)和苯胺全部去除。(3)光电催化较其他催化方式反应更快。苯胺存在时Cr(Ⅵ)的还原速率常数较单独还原Cr(Ⅵ)时提高了 2.18倍,显示了催化过程中苯胺和Cr(Ⅵ)之间良好的协同作用。在反应体系中,·OH对苯胺起氧化作用,.H对Cr(Ⅵ)起还原作用。焙烧态类水滑石光电催化是一种高效去除苯胺/Cr(Ⅵ)复合污染的方法。
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