生物炭铁系催化剂催化特性及铁溶出抑制研究

发布时间：2021-08-29 21:02

　　因络合效应影响,重金属有机络合污染物难以通过化学沉淀、物理吸附、膜分离等常规物理化学手段实现有效去除。目前研究较为广泛的方法是高级氧化技术中的非均相类芬顿氧化,该技术既对目标污染物有强氧化性,同时也可减少传统均相芬顿反应的二次污染问题。碳材料是非均相催化剂中使用最为广泛的一种载体材料,传统碳材料主要以石化资源为原材料,稳定性差以及活性组分流失是最普遍的问题。丰富的可再生能源生物质在替代传统碳材料来源方面具有广阔前景。本课题以生物质木质素为原料制备生物炭基铁系催化剂,并以明胶为氮源进行原位掺杂改性,实现催化活性的提高,同时减少活性组分的溶出;并将催化剂用于Ni-EDTA模拟废水处理中,对反应过程中镍去除率及活性组分的溶出情况进行研究。对木质素生物炭基铁系催化剂的制备条件进行优化,实验结果表明,以硝酸铁为铁源、升温速率为3°C/min、热解时间为1.0 h、热解温度为600°C、掺铁量为5%时,催化剂在非均相类芬顿氧化反应中表现良好,镍去除率为65.36%,铁溶出量为1.01 mg/L。以生物质材料明胶为氮元素来源,对木质素生物炭基铁系催化剂进行掺氮改性,实验结果表明,控制木质素/明胶比例... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同热解温度的催化剂SEM图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-39-e）3:1f）0:1图4-7不同木质素/明胶掺量比生物炭催化剂的SEM图由图4-7可知，随着木质素/明胶掺量比增大，生物炭表面从光滑、没有明显的多孔结构开始出现明显的孔隙结构，含氮明胶的掺入对催化剂材料有扩孔作用，促进氮掺杂生物炭内部的活性官能团生成。并且可以看到，催化剂材料表面活性组分晶体颗粒数目呈先减孝后增多的趋势。4.2.1.3不同木质素/明胶掺量比催化剂XRD测试对不同木质素/明胶掺量比条件下制备的催化剂进行XRD测试，结果如图4-8所示。从图4-8可以看出，未掺氮的催化剂有多个衍射峰，结合3.2.4.4可知，材料中有Fe3O4和Fe3C生成。明胶的加入改变了铁物种的形态，Fe3O4衍射峰消失，Fe3C的衍射峰随明胶掺量增多而减弱。在2θ为41.2°，47.9°和70.1°处的衍射峰与Fe4N在（111）、（200）、（220）晶面相一致（参考标准卡片JCPDSNO.77-2006），推断在木质素与明胶比为6:1时材料中有Fe4N生成。当材料仅由明胶和铁物种组成时，所有铁物种衍射峰都十分微弱。020406080相对强度（a.u.）2θ（°）木质素/明胶=1:0木质素/明胶=12:1木质素/明胶=9:1木质素/明胶=6:1木质素/明胶=3:1木质素/明胶=0:1¨¨¨¨¨¨§§§§§§¨Fe3O4§Fe3CFe4N图4-8不同木质素/明胶掺量比生物炭催化剂的XRD能谱图

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本文编号：3371378