氮掺杂碳纳米孔材料催化过硫酸盐氧化直接红23染料废水
[Abstract]:The treatment of dye wastewater is one of the difficult problems in the field of industrial wastewater treatment. Persulfate oxidation is an effective way to treat dyes, which has the advantages of fast treatment speed and good salinity. In this study, nitrogen-doped carbon nanoporous materials were used as non-metallic catalysts to catalyze the oxidation of direct red 23 (DR23) by persulfate. A nitrogen-doped carbon nano-porous material (NCN). Was synthesized by sol-gel method using cheap and readily available phosphoric acid, sucrose and hexamethylenetetramine as carbon and nitrogen sources. The apparent structure of the material was described in detail by various characterization methods. The results showed that the nitrogen elements of 7.21 at.% were successfully doped into the materials, including pyridine nitrogen, pyrrole nitrogen, graphite-type nitrogen and oxidized nitrogen. The corresponding contents were 1.86 at.%,. 1.01 at.%,3.50 at.% and 0.86 at.%. The results showed that nitrogen-doped carbon nanoporous materials can effectively catalyze persulfate (PS) oxidation of dye DR23.. It is found that when the concentration of NCN is 200 mg/L,PS and the initial concentration of DR23 is 50 渭 mol/L, the removal of DR23 satisfies the first-order kinetic law and the first-order reaction rate constant is Kobs=3.36 脳 10-2 min-1;. The total removal of DR23 and chromaticity can be achieved within 100 min, and the removal rate of COD can reach 722%. The results of product analysis show that the azo bond in DR23 can be rapidly forged. Organic pollutants of macromolecules can be oxidized to small carboxylic acids and then completely mineralized to carbon dioxide and water. The increase of NCN concentration is helpful to the removal rate of DR23 in the system. For dye wastewater containing 50 渭 mol/L DR23, when the concentration of NCN was 50 mg/L~1000 mg/L, there was a positive linear correlation between the concentration of NCN and the first-order kinetic constant of the reaction. The increase of the amount of oxidant PS also contributes to the removal of DR23, but the further increase of the dosage of oxidant can not improve the removal rate of DR23 effectively at n (PS): n (DR23: 300: 1. On the contrary, pH has a great influence on the catalytic system of NCN, and the acidic condition is more favorable for the catalytic process of NCN. It is an effective way to increase the dosage of PS in the dye wastewater with higher alkalinity (pH10). The recovery of the material is simple, filtration, washing and drying. The average recovery is 78.4%. The catalytic activity of the reused materials decreased slightly, but the DR23. could be removed completely in a short time. The results of free radical masking experiment show that the process of DR23 oxidation by PS catalyzed by NCN follows a non-free radical pathway, that is, persulfate acts as an oxidation pollutant rather than a radical sulfate radical. Combined with the analysis of material structure, the good conductivity of NCN can be used to catalyze the DR23 oxidation process of PS by enhancing electron transfer. The solitary electrons produced by nitrogen doping are beneficial to this process. By comparing the relationship between the content of nitrogen-containing functional groups and the removal rate of DR23 in the raw and reused materials, it was found that there was a good linear positive correlation between the content of N6 and N-G and the first-order kinetic constant (R20.95). It shows that the increase of N 6 and N G content is beneficial to the improvement of catalyst catalytic efficiency.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X788
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本文编号:2414062
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