非均相电Fenton催化剂的可控制备与催化性能分析

发布时间：2018-10-21 17:26

【摘要】：酸性矿山废水(AMD)中含有大量的Fe(Ⅱ),回收酸性矿山废水中的铁一直受到科学家的关注。本论文提出一种利用空气阴极燃料电池技术由酸性矿山废水原位制备非均相电Fenton催化剂的方法。实验制备出了三种不同类型纳米结构的铁化合物/GF复合材料,分别为FeOOH/GF,Fe2O3/GF和Fe3O4/GF。通过在中性条件下降解罗丹明B来评价这三种材料的电Fenton催化活性。在非均相电Fenton体系下,当GF作为阴极,反应120min后罗丹明B的降解率为30±1.4%。相比较而言,分别采用FeOOH/GF,Fe2O3/GF和Fe3O4/GF复合材料作为阴极,相对应的罗丹明B的降解率分别显著提高至62.5±2.0%,95.4±0.9%和95.6±0.7%。在这三种类型的复合材料中,Fe3O4/GF显示出最高的电Fenton催化活性,而活性最低的是FeOOH/GF.铁氧化物分解H2O2完全符合表面催化机制,即铁氧化物的种类不发生改变。空气阴极的燃料电池技术能够从AMD高效回收铁,并有效的制备了具有高催化活性和良好稳定性的非均相电Fenton催化剂。为了进一步提高非均相电Fenton催化剂的催化活性,通过调节空气阴极燃料电池的条件,制备出高催化活性的Fe304/GF复合材料。罗丹明初始浓度为50mg/L,当调节空气阴极燃料电池溶液的pH值时,在pH 5.0到pH 7.5阶段,罗丹明B的降解率随着pH值的升高而升高,而从pH 7.5到pH 9.0阶段,罗丹明B的降解率随着pH值的升高而降低；当调节空气阴极燃料电池溶液中Fe(Ⅱ)浓度时,罗丹明B的降解效率随着Fe(Ⅱ)浓度的升高而升高,而从Fe(Ⅱ)为30mM到40mM时,随着Fe(Ⅱ)浓度的升高而降低；当调节燃料电池溶液中碳酸氢钠浓度时,罗丹明B的降解率随着碳酸氢钠浓度的升高而升高,当碳酸氢钠浓度升高到50mM时,罗丹明B的降解效率最高,而后随着碳酸氢钠浓度的继续升高罗丹明B的降解效率却随之降低；当调节燃料电池的外电阻时,罗丹明B的降解率随着外电阻的升高而升高,外电阻升高到1000时,罗丹明B的降解率随着外电阻的继续升高而降低。获得燃料电池运行的优化条件为pH为7.5,外电阻为1000Ω,NaHCO3浓度为50mM, Fe(Ⅱ)的浓度为30mM。在该条件下制备Fe3O4/GF复合材料作为非均相电Fenton阴极,降解反应10h后,罗丹明的降解率为99.6±0.4%,24h矿化率达到100%。
[Abstract]:There is a large amount of Fe (鈪，

本文编号：2285825