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活性炭催化降解富里酸的效率
文章作者:bet356下载网络部 更新时间:2021-7-8 15:54:17

  活性炭催化降解富里酸的效率

  富(fu)里酸(suan),其是腐(fu)殖物质(zhi)的(de)(de)一个(ge)主要成(cheng)分,可(ke)(ke)在(zai)(zai)自然水(shui)域和废水(shui)中(zhong)发现,特别是在(zai)(zai)垃圾(ji)渗沥(li)液中(zhong)。在(zai)(zai)最广泛的(de)(de)术语中(zhong),腐(fu)殖质(zhi)的(de)(de)结(jie)构可(ke)(ke)以描(miao)述为带有(you)(you)羧基、酚基和烷(wan)氧基的(de)(de)共价(jia)(jia)连接的(de)(de)芳香族和脂肪族残基的(de)(de)组装。富(fu)里酸(suan)的(de)(de)这些常(chang)见功能组使富(fu)里酸(suan)有(you)(you)可(ke)(ke)能导致(zhi)许多严重的(de)(de)环境(jing)问题。活性(xing)炭具有(you)(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)吸(xi)附和催化性(xing)能,通过零价(jia)(jia)铜(tong)壳聚糖活性(xing)炭在(zai)(zai)催化湿(shi)氧化法中(zhong)研究了富(fu)里酸(suan)的(de)(de)降(jiang)解效率。

  零价铜壳聚糖活性炭的表征

  零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)壳聚(ju)糖活性(xing)炭(tan)的(de)(de)组(zu)成通过X射(she)线衍射(she)(XRD)和(he)X射(she)线光电(dian)(dian)子能谱(XPS)表(biao)(biao)(biao)征。43.46°、50.56°和(he)74.31°的(de)(de)衍射(she)峰(feng)与零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)的(de)(de)标准图案很好地(di)匹配。所述Cu2p XPS光谱中(zhong)显(xian)(xian)示(shi)出CuO的(de)(de)峰(feng)在943.3eV的(de)(de)以及铜(tong)(tong)的(de)(de)峰(feng)在931.7eV和(he)951.6eV的(de)(de)。所有(you)结果表(biao)(biao)(biao)明催化剂中(zhong)存在零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)。零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)壳聚(ju)糖活性(xing)炭(tan)对应于(yu)C-O-C拉伸、C=O弯曲和(he)O-H拉伸。所有(you)这(zhei)些都表(biao)(biao)(biao)明零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)壳聚(ju)糖活性(xing)炭(tan)上的(de)(de)羧基可以促进电(dian)(dian)子转移。此外,扫描电(dian)(dian)子显(xian)(xian)微(wei)镜(jing)(SEM)形貌(mao)(图1)表(biao)(biao)(biao)明零(ling)价(jia)(jia)铜(tong)(tong)壳聚(ju)糖活性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)(biao)面具有(you)多孔(kong)网络结构,截面图显(xian)(xian)示(shi)铜(tong)(tong)微(wei)晶颗粒在内部均匀分(fen)布。

  图1:(a)活性(xing)炭的外表面(mian)SEM放(fang)大2000倍,(b)放(fang)大5000倍,(c)活性(xing)炭的内(nei)切面(mian)SEM放(fang)大2000倍,(d)放(fang)大8000倍。

  测试实验

  催(cui)化(hua)湿(shi)氧(yang)化(hua)法(fa)反应(ying)在(zai)温(wen)度可控的(de)(de)(de)反应(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)进(jin)行(xing)。用0.5M H2SO4和1M NaOH溶液调(diao)节(jie)水样(yang)的(de)(de)(de)pH值,并在(zai)水样(yang)中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)入(ru)适(shi)量的(de)(de)(de)零(ling)价(jia)铜壳聚糖活性炭。当反应(ying)温(wen)度达到设定温(wen)度时,将(jiang)(jiang)30%的(de)(de)(de)H2O2通过输送(song)管滴入(ru)反应(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong),使氧(yang)化(hua)氢(qing)与催(cui)化(hua)剂充分(fen)接触,产生强氧(yang)化(hua)性自(zi)由基,如(ru)·OH、·O2、等。这些自(zi)由基可以将(jiang)(jiang)有机物氧(yang)化(hua)成小分(fen)子有机物,甚(shen)至H2O和CO2在(zai)不同条件下,每十分(fen)钟从(cong)反应(ying)流(liu)出物中(zhong)(zhong)(zhong)取样(yang)一次。在(zai)样(yang)品中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)入(ru)MnO2以防(fang)止(zhi)过量的(de)(de)(de)H2O2对(dui)检(jian)测结(jie)果的(de)(de)(de)影响,然后(hou)将(jiang)(jiang)样(yang)品通过0.45μm的(de)(de)(de)滤膜(mo)过滤以进(jin)行(xing)后(hou)续的(de)(de)(de)结(jie)果检(jian)测。

  不同体系下的去除效率及活性炭的稳定性

  富(fu)(fu)(fu)里(li)酸、TOC、色度的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)分别以(yi)α、β、γ表示(shi),如(ru)图2所示(shi) 。从图中可(ke)以(yi)看出,氧(yang)化剂(ji)(ji)H 2 O 2 的(de)加(jia)入(ru)是至关重要(yao)的(de)。实验组用(yong)H 2 Ø 2倍(bei)加(jia)有(you)较好的(de)去(qu)除(chu)(chu)富(fu)(fu)(fu)里(li)酸,TOC和(he)(he)色度相比,有(you)活性炭催(cui)(cui)化剂(ji)(ji)的(de)组比没有(you)催(cui)(cui)化剂(ji)(ji)的(de)组实现了更(geng)高(gao)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)。三个指标的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)都有(you)所提高(gao),尤其是TOC的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)明(ming)(ming)(ming)显提高(gao),从13.2%提高(gao)到(dao)81.9%,说明(ming)(ming)(ming)零价铜的(de)加(jia)入(ru)可(ke)以(yi)大大提高(gao)催(cui)(cui)化湿氧(yang)化法反应中富(fu)(fu)(fu)里(li)酸的(de)矿化率(lv)(lv)。相同条(tiao)件下,矿化率(lv)(lv)比无零价铜实验组高(gao)近2.5倍(bei)。零价铜对(dui)(dui)富(fu)(fu)(fu)里(li)酸降解和(he)(he)脱色也有(you)明(ming)(ming)(ming)显效(xiao)果(guo)。结果(guo)表明(ming)(ming)(ming),本研究(jiu)制(zhi)备的(de)零价铜壳聚糖活性炭催(cui)(cui)化剂(ji)(ji)对(dui)(dui)富(fu)(fu)(fu)里(li)酸去(qu)除(chu)(chu)和(he)(he)有(you)机化合(he)物矿化具有(you)较高(gao)的(de)催(cui)(cui)化活性。

  图2:催(cui)化(hua)剂和(he)氧化(hua)剂对照试验。

  零价铜壳聚糖活(huo)性(xing)炭适用于催(cui)(cui)化(hua)(hua)湿(shi)(shi)氧化(hua)(hua)法中(zhong)富(fu)(fu)里(li)(li)酸(suan)(suan)的(de)(de)降解。实验重复(fu)3次(ci),富(fu)(fu)里(li)(li)酸(suan)(suan)的(de)(de)平均去(qu)除(chu)率为93.02%,与预测的(de)(de)目标(biao)响应(ying)值93.86%非常接近,表明(ming)模型建立准确(que)。活(huo)性(xing)炭催(cui)(cui)化(hua)(hua)剂和氧化(hua)(hua)剂是催(cui)(cui)化(hua)(hua)湿(shi)(shi)氧化(hua)(hua)反应(ying)的(de)(de)关键因素。零价铜壳聚糖活(huo)性(xing)炭催(cui)(cui)化(hua)(hua)剂可以(yi)大(da)大(da)提高富(fu)(fu)里(li)(li)酸(suan)(suan)的(de)(de)矿化(hua)(hua)率。81.9% 的(de)(de)TOC去(qu)除(chu)率表明(ming)在催(cui)(cui)化(hua)(hua)湿(shi)(shi)氧化(hua)(hua)反应(ying)过(guo)程中(zhong)大(da)部分(fen)富(fu)(fu)里(li)(li)酸(suan)(suan)直接矿化(hua)(hua)成CO2和H2O,其(qi)中(zhong)活(huo)性(xing)炭表现(xian)出(chu)高催(cui)(cui)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)。铜离子的(de)(de)低(di)浸出(chu)率也表明(ming)该催(cui)(cui)化(hua)(hua)剂具有良好(hao)的(de)(de)稳定(ding)性(xing)。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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