绿锈对结晶的脱色研究.pdfVIP

摘 要 目前在处理染料废水的众多方法之中,Fenton 氧化法及类 Fenton 氧化法与其它方 法相比有着很大的优越性，而且已经取得了显著进展 ，但反应一般都是在较低pH 条件 下进行，应用可见光的研究很少，而且很多方法需要加入 H O ，致使它们在实际过程 2 2 中的应用有一定的局限性。因此寻求低成本、高效率的处理染料废水的方法一直备受关 注。 本论文模拟类Fenton 反应,以Fe( Ⅱ)-EDTA 体系为基本体系，在近中性条件下，在 反应过程中采用可见光源，由于反应过程中有高活性中间产物的生成，可以用来降解某 些有机染料，通过改变体系的温度、光照强度、初始pH 值等条件，寻求有机染料脱色 的有利条件，并对脱色机理进行初步研究，这对处理染料废水的研究具有一定的现实意 义。 本论文的主要研究内容如下： 1.研究了结晶紫脱色的影响因素，考察了体系中EDTA 的浓度、初始pH 值、光源 等因素对结晶紫脱色率的影响。实验表明，降低反应体系中EDTA 的浓度或反应的温度、 减弱光照强度、增大结晶紫的浓度或者初始pH 值均能增大结晶紫的脱色率，但却使反 应速率有所降低。调节pH 值后加入结晶紫的体系与调节pH 值前加入结晶紫的体系相 比，前者反应速率较小，但脱色率较高。不同波长的单色可见光催化空气氧化Fe(OH)2 的效率不同，在一定的波长范围内，波长越长催化效率越好，但却不利于结晶紫的脱色。 不同波长的单色光对反应最终产物的物相及形貌有一定的影响。 2.研究了不同条件下反应的最终产物。实验表明，在一定的温度范围内，体系无 EDTA 、初始pH 值为8 时,Fe(OH)2 的最终氧化产物为α-FeOOH 和γ-FeOOH 的混相，当 EDTA 的浓度到达一定值时，最终产物为纯相的γ-FeOOH 。初始pH 值为9 时，最终氧 化产物为α-FeOOH 和Fe3O4 的混相。 3. 向反应体系中添加微量无机络合剂NaH PO ，分别研究了NaH PO 的加入顺序、 2 4 2 4 光照强度、空气流量对体系的反应速率及结晶紫的脱色率的影响。实验表明，加入 NaH2PO4 后明显延长了绿锈的存在时间，抑制了铁黄的生成，增大了结晶紫的脱色率。 无NaH PO 的体系、调节pH 后加NaH PO 的体系、调节pH 前加NaH PO 的体系，反 2 4 2 4 2 4 应所用的时间依次延长，结晶紫的脱色率相应提高。加入NaH PO 后γ-FeOOH 的晶化 2 4 III 程度明显变差。增大光照强度或增大空气流量，体系的反应速率增大，但是结晶紫的脱 色率却有所降低。 4.初步研究了绿锈对结晶紫的脱色机理。结果表明：绿锈在结晶紫的脱色过程中起 了决定性的作用，绿锈的存在时间越长，结晶紫的脱色效果越好。绿锈对结晶紫有较好 的吸附作用，只有吸附在绿锈上的结晶紫才有可能被降解，绿锈与结晶紫发生电子转移 破坏了结晶紫的共轭体系从而脱色，其脱色经历了吸附、降解和解析过程。反应过程中 产生的强氧化性自由基主要加速了绿锈的氧化，而对结晶紫的降解作用很小。纯相的 γ-FeOOH 对结晶紫几乎无吸附和降解作用。 关键词：可见光催化氧化 EDTA 绿锈 结晶紫 脱色率 γ-FeOOH IV Abstract At present the method of Fenton oxidation and the method of Fenton-li