鐵系氧化物催化臭氧化降解模擬苯酚廢水的研究.pdf

1、采用鐵系氧化物作為催化劑，催化臭氧化處理苯酚模擬廢水，對比納米顆粒催化劑羥基氧化鐵(FeOOH NPs)、三氧化二鐵(Fe2O3NPs)和四氧化三鐵(Fe3O4 NPs)及相對應(yīng)的非納米顆粒催化劑FeOOH、Fe2O3和Fe3O4對苯酚降解效果。通過X射線衍射(XRD)、比表面積-孑孔徑分布(BET)和掃描電子顯微鏡(SEM)手段對催化劑進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明:Fe3O4 NPs催化劑存在情況下對溶液TOC去除率最高，初始濃度1.0 m

2、mol/L，pH為3.0，催化劑投量1.0g/L，O3/O2流量200 ml/min（混合氣體中的O3濃度42.38 mg/L），反應(yīng)180min后，TOC去除率達(dá)80.0％。進(jìn)一步測定反應(yīng)液（無苯酚添加）中溶鐵(Fe2+)變化，結(jié)果表明Fe3O4 NPs，F(xiàn)e2O3 NPs和Fe3O4溶出的Fe2+濃度會隨著時(shí)間的推移逐漸增加，240 min后分別達(dá)4.49 mg/L，0.9 mg/L和0.78 mg/L，而其它鐵系催化劑存在的溶液中

3、Fe2+濃度非常低且?guī)缀醪浑S時(shí)間增加。在Fe2+存在條件下，鐵系氧化物催化臭氧化降解模擬廢水中的苯酚遵循以下反應(yīng)動力學(xué)模型:-d[TOC]/dt=[TOC]t/(a+bt)，并在一定條件下可簡化成擬一級反應(yīng)動力學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其動力學(xué)可分別擬合成兩段，分別由誘導(dǎo)期和快速降解期構(gòu)成。結(jié)果顯示Fe3O4 NPs兩段的反應(yīng)速率常數(shù)均較其他催化劑大，分別為3.3×10-3 min-1和8.82×10-3 min-1，從而說明了Fe3O4 NP

4、s的優(yōu)越的催化能力。本實(shí)驗(yàn)以Fe3O4 NPs為催化劑，以苯酚模擬廢水為研究對象，以總有機(jī)碳(TOC)降解率為目標(biāo)參數(shù)，研究了反應(yīng)體系操作條件（O3/O2流量、Fe3O4 NPs投量和反應(yīng)溫度）對催化劑性能的影響。研究結(jié)果表明，在本實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，TOC去除率分別隨著臭氧量、Fe3O4 NPs投量和反應(yīng)溫度增加而增加，最佳條件為O3/O2流量200 ml/min，F(xiàn)e3O4 NPs投量1.0 g/L和反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)180min后，