含銅鐵類水滑石的合成及其催化性能研究.pdf

1、本課題采用即時合成法,利用模擬含銅廢水和含鐵廢水合成了銅鎂鋁和鐵鎂鋁類水滑石(HTLCs),分別研究了銅鎂鋁和鐵鎂鋁類水滑石的合成條件及其對亞甲基藍氧化降解的催化性能,并對催化效果進行了對比,初步分析了催化機理。
　　首先,模擬含Cu2+廢水和含F(xiàn)e2+廢水,采用即時合成法分別合成了CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石。利用單因素實驗考察了pH值、M2+/M3+摩爾比、M12+/M22+摩爾比對合成類水滑石的影響,并確定了C

2、uMgAl類水滑石的最佳合成條件為:pH值=9、(Mg2++Cu2+)/Al3+摩爾比=3、Cu2+/Mg2+摩爾比=2;FeMgAl類水滑石的最佳合成條件為:pH值=10、(Mg2++ Fe2+)/Al3+摩爾比=3、Fe2+/Mg2+摩爾比=1。采用XRD、FT-IR、SEM等分析手段對最佳條件下合成的HTLCs的晶體結(jié)構(gòu)和化學組分等性質(zhì)進行了表征,結(jié)果證明Cu2+和Fe2+離子進入了水滑石層板,并生成層狀結(jié)構(gòu)完整,晶相單一,結(jié)晶度

3、高的HTLCs。
　　其次,分別研究了在最佳條件下合成的CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石對亞甲基藍氧化降解的催化性能。利用單因素實驗考察了催化時間、催化劑用量、溶液pH值、亞甲基藍初始濃度和過氧化氫濃度對亞甲基藍脫色率的影響。通過正交實驗分別確定了CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石對亞甲基藍氧化降解的最佳催化條件。結(jié)果表明,采用CuMgAl類水滑石作為催化劑的最佳催化條件為:催化劑用量=0.75g/L、催化時間=

4、3h、H2O2濃度=1.5％、溶液 pH=7,當亞甲基藍初始濃度為20 mg/L時,亞甲基藍脫色率可達96.75%;采用FeMgAl類水滑石作為催化劑的最佳催化條件為:催化劑用量=0.5g/L、催化時間=2h、H2O2濃度=0.75%、溶液pH=2,當亞甲基藍初始濃度為20 mg/L時,亞甲基藍脫色率可達97.68%。
　　最后,比較了不同類水滑石對亞甲基藍氧化降解的催化效果,并對催化機理進行了初步分析。實驗結(jié)果表明,CuMgAl

5、類水滑石和FeMgAl類水滑石對亞甲基藍氧化降解過程均表現(xiàn)出良好的催化性能。作為催化劑,一方面,處理相同初始濃度的亞甲基藍溶液時,FeMgAl類水滑石在催化劑用量、催化時間以及過氧化氫濃度等方面比CuMgAl類水滑石表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。但另一方面,CuMgAl類水滑比FeMgAl類水滑石的pH值適用范圍更廣,且當亞甲基藍初始濃度較高時,CuMgAl類水滑石催化亞甲基藍氧化降解的脫色率更高。CuMgAl類水滑石和FeMgAl類水滑石中的C