正交实验法优化磁性纳米树形高分子对染料RBk5的吸附条件

利用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒,并与纳米树形高分子结合,最终形成具有磁性的树形高分子复合材料(MNP-Gn,n为树形高分子的分子代)。采用氮气等温吸附-脱附比表面积及孔径测定仪对MNP-Gn的比表面积及孔隙体积进行了测试,采用VSM、EDS和XRD等设备对MNP-Gn的磁性、元素组成和晶型结构进行了表征分析。结果表明,该复合材料中含有Fe3O4,具有磁性,可以通过外加磁场将MNP-Gn吸附剂高效回收。由正交实验可知,在p H值、温度、染料浓度和吸附剂添加量4个影响吸附量的因素中,pH值的影响性显著,其次是温度的影响较大,同时得出最佳的吸附条件为pH值为5,温度为25℃,染料浓度为30 mg/L,吸附剂添加量为0.8 g/L。

N原子杂化石墨烯高效活化过一硫酸盐降解RBk5染料废水

过硫酸盐高级氧化技术使用过程中,活化剂的大量流失与其环境二次危害是影响该技术应用的主要限制因素.针对这一问题本研究采用改进的Hummers法结合水热法制备环境友好型的N原子掺杂石墨烯作为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)降解活性黑5(RBk5)染料.利用傅立叶红外光谱,X-射线光电子能谱,拉曼光谱和透射电子显微镜对N原子掺杂石墨烯进行表征.对催化剂催化性能进行研究,考察了初始p H、催化剂投加量和PMS投加量等因素对降解过程的影响.结果表明,N元素掺杂能够有效提升石墨烯材料的PMS催化活性,且活性受N掺杂比例影响较大;废水的初始p H对降解效率无明显影响.催化剂投加量为1.5 g·L^-1,PMS投加量为0.3 g·L^-1的条件下,反应25min后RBk5染料废水的降解率可达到99%以上,反应过程符合一级反应动力学.自由基猝灭实验显示,N掺杂石墨烯/PMS体系降解RBk5为表面反应,SO4-·和·OH为降解RBk5的主要自由基.循环实验证明催化剂稳定性能良好.

凝胶球负载零价铁活化过硫酸盐降解偶氮染料废水

铁活化过硫酸盐高级氧化技术中,由于反应速度快引起的铁流失是主要问题之一。本文制备了负载零价铁的海藻酸钠凝胶球催化剂(Fe-montmorillonite-sodium alginate balls,Fe-MABs),电子显微镜图表明海藻酸钠凝胶球和铁结合良好,并考察了过硫酸钠(sodium peroxydisulfate,PDS)用量、催化剂用量等因素对偶氮染料活性黑5(Reactive Black 5,RBK5)染料废水降解的影响,比较了Fe-MABs/PDS、Fe+C/PDS、Fe+C、PDS、Fe五种体系对RBK5的降解能力。结果表明,Fe-MABs/PDS体系能有效地降解RBK5,在RBK5初始浓度40mg/L条件下,PDS投加量为2mmol/L、Fe-MABs投加量40g/L、初始pH为7.0、温度为298K,在反应时间为30min和60min时,对RBK5降解率分别达到95.42%和99.90%;与Fe+C/PDS、Fe+C、Fe体系相比,Fe-MABs/PDS体系Fe的流失率减少可达90%以上。此外,通过采用甲醇和叔丁醇作为自由基淬灭剂发现Fe-MABs/PDS体系中产生的活性中间体硫酸根自由基SO_4^-·对降解过程起主要作用,并初步探索了Fe-MABs催化过硫酸盐体系对RBK5的降解动力学。

纳米立方体PBA-Fe_(1)Mn_(2)活化过一硫酸盐降解偶氮有机物

采用油浴-水热两步法制备纳米立方体铁锰双金属催化剂普鲁士蓝类似物PBA-Fe_(1)Mn_(2),利用纳米立方体结构催化剂接触面积大、活性位点多的特点,活化过一硫酸盐(PMS)降解活性黑5(RBK5).通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对催化剂进行表征,表明合成的催化剂PBA-Fe_(1)Mn_(2)具有普鲁士蓝立方体结构.铁锰双金属的协同作用与立方体结构上的活性位点有效地提高了RBK5的降解效率.在初始pH值为7、催化剂投加量为0.2g/L、PMS浓度为2mmol/L的最优条件下,在60min内可使10mg/L的RBK5脱色率高达100%.自由基淬灭实验及EPR表明该体系中HO·、SO_(4)^(-)·参与RBK5的降解.其中催化剂表面的羟基自由基为主要作用基团.XPS反映了铁锰元素存在价态变化以及双金属间的协同作用,不同铁锰价态变化的循环过程促进催化剂的活化.最后,根据XPS和三维荧光光谱分析降解机制,表明RBK5在体系中被降解.