几种碳纳米管结合微波催化降解水中有机污染物的研究

发布时间：2018-12-11 00:08

【摘要】：水中的有机污染物对生态系统和人类健康都带来了巨大危害,采用微波催化氧化技术是处理有机废水的有效手段。碳纳米管具有一维、中空和管状结构,因巨大的比表面积及优良的吸波性能,使其在微波照射下能高效降解有机污染物。进一步改进催化剂,将磁性材料铁酸盐负载到碳纳米管的表面,以期提高有机污染物的降解效率,并比较了微波诱导下三种不同铁酸盐负载碳纳米管的催化活性。采用微波诱导碳纳米管催化降解技术(MW/CNTs)降解水中的偶氮染料,不同粒径的碳纳米管催化活性进行比较。当加入1.2 g/L碳纳米管与25 m L,25 mg/L甲基橙在微波照射时间3.0 min,功率选择450 W的条件下发生反应,三种粒径10-20 nm、20-40 nm、40-60 nm碳纳米管的降解率分别为89.2%、70.8%和62.9%。微波照射时间及功率、甲基橙的初始浓度、碳纳米管加入量、甲基橙的初始p H值和碳纳米管降解次数等影响降解效果的因素被详细研究。结果表明了碳纳米管结合微波能够快速有效地降解水中染料,在微波的照射下,10-20 nm碳纳米管在三种不同粒径的碳纳米管的比较中,表现出最高的催化活性。研究了在微波照射下催化剂铁酸锌负载碳纳米管(Zn Fe2O4/CNTs)降解内分泌干扰物双酚A,我们选择催化剂的合成手段为微波水热法。当催化剂制备条件是Fe3+浓度为0.03 mol/L,微波水热压力1.5 MPa,微波水热时间30 min,前躯体p H值=9.5,当加入0.8 g/L Zn Fe2O4/CNTs与25 m L,10 mg/L双酚A在微波照射时间2.0 min,功率选择750 W的条件下发生反应,降解率可达62.33%。在降解条件均相同的情况下,CNTs/MW体系的降解率稍小,为47.67%,因此,就催化活性比较而言,微波照射下Zn Fe2O4/CNTs要高于单纯CNTs的。比较了三种铁酸盐负载碳纳米管(Zn Fe2O4/CNTs、Co Fe2O4/CNTs、Ni Fe2O4/CNTs)的催化活性,我们选择催化剂的合成手段仍为微波水热法。探讨了制备催化剂的过程中Fe3+浓度、微波水热压力,微波水热时间及前躯体酸度对催化剂的影响。当催化剂合成条件Fe3+浓度为0.03 mol/L,M-H压力1.5 M,M-H时间30 min,前躯体酸度为9.5,当微波作用4.0 min,功率达到750 W,加入0.4 g/L铁酸盐/CNTs的量,Zn Fe2O4/CNTs、Co Fe2O4/CNTs、Ni Fe2O4/CNTs结合微波催化降解25 m L,10 mg/L的甲基对硫磷的降解率分别是95.79%,91.48%和100%。因为复合材料合成后结构上的差异,三种催化剂对甲基对硫磷的降解效果顺序为Ni Fe2O4/CNTsZn Fe2O4/CNTsCo Fe2O4/CNTs。综上所述,碳纳米管具有一定的微波催化活性,Zn Fe2O4/CNTs结合微波催化降解技术可以有效地破坏有机污染物使其彻底降解。微波作用下铁酸盐负载碳纳米管降解活性要优于CNTs。同时,比较了三种铁酸盐负载碳纳米管结合微波对有机污染物的降解效果,三者比较中,Ni Fe2O4/CNTs最好,Co Fe2O4/CNTs最差。微波诱导CNTs催化降解过程展现了很多的优点,如较高的降解效率、作用时间短、简单、迅速,无中间产物生成。所以,上述手段对水中有机物污染物的去除是非常有前景的。
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【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】