论文部分内容阅读
染料是纺织工业、食品工业以及化妆品生产等领域的典型污染物,偶氮染料在纤维、丝、尼龙、羊毛和皮革的染色中都有广泛应用,其特点是组成复杂、色度高、可生化性很差、很难降解。物化法和生化法在染料废水的处理中应用较多,但是这些方法主要是将污染物分离、浓缩或转移到另一相中,很难真正达到破坏污染物的目的,还容易造成二次污染,运转成本也比较高。光催化氧化技术通过产生的具有强氧化性的自由基去降解有机物,最终生成CO2和水等无机小分子,该方法反应彻底、设备简单且无二次污染。本文以偶氮染料酸性红B为研究对象,采用改性硅藻土-光催化氧化法对染料进行处理,内容包括以下五个方面:(1)采用改性硅藻土处理酸性红B模拟染料废水时,经过4mmol/L硫酸和10%十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性的硅藻土对染料的吸附效果最好。最佳反应条件为:染料废水初始浓度为100mg/L,复合改性硅藻土的投加量为10g/L,反应时间为4.5h,反应温度为20℃,其色度和COD的去除率分别达到73.6%和64.4%。(2)利用溶胶凝胶法制备TiO2负载型催化剂,通过对溶胶pH、煅烧温度、负载次数等主要影响因素的研究确定最佳负载条件,并利用XRD、EDS和SEM等分析方法对最佳条件下制备的负载型催化剂进行表征。(3)利用制备的负载型催化剂进行光催化氧化实验,通过正交实验确定其最佳反应条件为:酸性红B模拟染料废水浓度为100mg/L,负载型硅藻土投加量为1g/L,pH为3,反应时间为2h,此时其色度和COD的去除率分别达到90.1%和81.1%。(4)通过光催化反应动力学研究可知,Ti O2/硅藻土光催化降解酸性红B模拟染料废水的反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型。在酸性红B模拟染料溶液的浓度较低时,光催化氧化降解实验符合一级动力学反应方程,随着酸性红B模拟染料初始浓度的增大,反应速率常数下降。在酸性红B模拟染料溶液的浓度较高时,光催化氧化降解实验符合零级动力学反应方程。(5)将类Fenton试剂与TiO2/硅藻土负载型催化剂联合起来用以处理酸性红B模拟染料废水,最佳反应条件为:负载型催化剂投加量为0.8g/L,染料初始浓度为100mg/L,H2O2投加量为6mmol/L、Fe3+的投加量为0.15mmol/L、pH为4、光照时间为1h,此时酸性红B的色度和COD去除率分别为98.8%和92.5%。通过比较不同实验体系对染料的降解效果可知,UV-类Fenton-TiO2/硅藻土体系对酸性红B模拟染料废水的降解效果比UV-类Fenton和UV-TiO2/硅藻土体系更好。本论文创新性如下:探讨了利用硫酸改性和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性硅藻土的可行性,并探讨了利用硫酸和CTMAB复合改性硅藻土的最佳条件,深入研究了复合改性硅藻土处理酸性红B的效果以及影响因素。利用复合改性的硅藻土作为载体,制备出了TiO2/复合改性硅藻土负载型光催化剂,并研究了将类Fenton试剂与负载型催化剂联合起来对染料废水的处理效果。