铁锰二元氧化物改性生物炭类芬顿降解水体中有机污染物的行为机理研究

发布时间：2023-04-01 01:36

　　生物炭是由废弃生物质在厌氧或缺氧条件下高温裂解产生的固相物质,具有官能团结构丰富、孔隙结构发达等特性,同时其表面持久性自由基(PFRs)能通过电子转移活化H₂O₂生成羟基自由基(·OH)。采用生物炭作为非均相类芬顿催化剂,可解决传统均相芬顿技术对反应体系p H要求较高、易产生铁泥造成二次污染的瓶颈。然而,粉末生物炭在水环境中仍然难以回收,且生物炭表面活性组分不可再生使得单一生物炭活化H₂O₂能力有限。近年来研究发现通过化学手段对生物炭进行改性,能提高其类芬顿催化性能,因此,本文依据非均相类芬顿技术研究进展,采用浸渍-煅烧法合成出可分离回收的铁锰二元氧化物改性生物炭(FeMn/biochar)复合材料,并将其用于多环芳烃、染料和抗生素等有机污染物的类芬顿催化降解,同时分别研究了可见光和还原剂对该FeMn/biochar复合材料催化活性活性以及H₂O₂产生·OH产率的影响。SEM,BET,XRD和FTIR等表征手段表明铁锰二元氧化物主要通过与生物炭表面的-OH...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 芬顿技术
        1.2.1 均相芬顿技术
        1.2.2 非均相类芬顿技术
    1.3 非均相类芬顿催化剂发展现状
        1.3.1 含铁矿物
        1.3.2 复合过渡金属氧化物
        1.3.3 碳质材料
    1.4 提高非均相类芬顿体系催化性能的方法概述
    1.5 选题思路及研究内容
        1.5.1 选题思路
        1.5.2 研究内容
第2章 铁锰二元氧化物改性生物炭的制备与表征
    2.1 实验试剂和仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 铁锰二元氧化物改性生物炭的制备
        2.2.2 材料的表征
    2.3 表征结果分析
        2.3.1 比表面积和孔径分布(BET)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDX)
        2.3.3 X射线衍射(XRD)
        2.3.4 红外光谱(FTIR)
        2.3.5 电子顺磁共振波谱(ESR)
        2.3.6 磁滞回线(VSM)
    2.4 本章小结
第3章 铁锰二元氧化物改性生物炭光芬顿催化降解水体中多环芳烃的行为机理研究
    3.1 前言
    3.2 实验试剂和仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 Fe Mn/biochar复合材料的制备
        3.3.2 实验设计
    3.4 实验结果分析
        3.4.1 不同催化剂对萘的降解效果对比
        3.4.2 实验条件的优化
        3.4.3 催化机制研究
        3.4.4 污染物降解路径分析
        3.4.5 催化剂稳定性实验以及在实际水体中的应用
    3.5 本章小结
第4章 还原剂辅助铁锰二元氧化物改性生物炭类芬顿催化氧化有机污染物的行为机理研究
    4.1 前言
    4.2 实验试剂和仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 Fe Mn/biochar复合材料的制备
        4.3.2 实验设计
    4.4 实验结果分析
        4.4.1 不同还原剂体系降解效果对比
        4.4.2 盐酸羟胺对体系活性自由基生成的影响
        4.4.3 盐酸羟胺体系中Fe、Mn的演变规律
        4.4.4 催化机理分析
        4.4.5 环丙沙星降解路径分析
        4.4.6 催化剂稳定性实验以及在实际水体中的应用
        4.4.7 盐酸羟胺体系对不同污染物的降解实验以及成本分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
附录A攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
附录B攻读硕士学位期间所发表的专利目录
致谢



本文编号：3776197