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《陕西师范大学》 2012年
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新型铁碳复合微电解材料的制备及对染料废水处理的实验研究

刘啸乾  
【摘要】:在我国工业污水的主要排放来源中,印染废水是也是极其重要的一项。印染废水具有毒性大,色度大,废水大多呈碱性,水质比较复杂等特点,难以利用传统的印染废水处理技术进行处理。对环境和人类的生命健康造成很大的危害,所以对印染废水的无害化处理已经成为印染工业和环境保护的一项重要课题。印染废水中残存的染料分子是造成印染废水色度大和COD高的主要原因,因此对印染废水中染料分子的去除具有很实际的意义。 近些年来,微电解法处理染料废水以期运行简单、成本低廉等得到了较广泛的实际运用。针对传统微电解材料的铁碳分离,投加、混匀复杂等问题,本研究通过两段焙烧工艺或浸渍焙烧方法,制备一种新型铁碳复合材料,以强化染料废水处理中的微电解过程,提高其处理效率。选择直接青莲D-BL染料配制模拟染料废水,以菱铁矿还原产物为载体,分别以三种含碳材料为碳源,负载碳元素,制备铁碳复合材料,并研究各材料在微电解法中对所配制的染料废水的降解特性。通过染料处理实验,探究了微电解材料的最佳制备条件,如铁碳的比例或碳源溶液浓度、焙烧条件等,并对复合材料进行表面形貌分析和元素组成表征,筛选出了处理性能最佳的材料。然后,选择煤粉为碳源制备新型铁碳复合材料(简称F/C材料),对直接青莲D-BL染料废水进行微电解法降解处理。并与传统铁碳分离微电解材料进行对比实验,比较其降解特性。此外,考察研究了不同处理条件对铁碳复合微电解材料微电解处理直接青莲D-BL的影响,如废水中的盐浓度、废水初始pH值、处理温度和处理时间等,并进行了模拟滤柱实验。主要实验结论如下: (1)采用浸渍、焙烧等方法在菱铁矿还原产物表面负载碳元素,并应用于微电解法处理印染废水。结果表明,以煤粉为碳源,采用高温固相方法,改性制得的微电解材料F/C,有着较好的染料去除率。而以蔗糖和淀粉为碳源,通过液相吸附、焙烧改性制得的微电解材料处理效果表现一般; (2)在实验室采用高温固相法制得F/C材料,其主要制备影响因素是焙烧温度、铁碳比。F/C材料的最佳制备条件为铁碳比为1:1,氮气氛下1200℃焙烧。在最佳条件下制备的F/C材料对直接青莲D-BL废水具有较理想的微电解处理效果,染料废水的脱色率达到90.27%: (3)新型铁碳复合材料与传统的铁碳分离材料分别进行染料废水处理,对比实验的结果表明,F/C材料对染料的去除效果明显优于普通的海绵铁与煤粉分离材料,处理时间24h后,脱色率分别为91.92%和78.66%; (4)废水中直接青莲初始浓度100mg/L,F/C材料投加量10g/L,研究得出F/C材料处理模拟染料废水的最佳条件为:材料粒径60~80目,废水初始pH值为7,反应温度25℃,反应时间为8h,染料脱色率可达95%,无机阴离子浓度对处理效果有一定的促进作用; (5)自制F/C材料填充滤柱,进行动态连续验。在25℃下以30ml/h的进水速度将染料浓度100mg/L,Cl-浓度20g/L的模拟直接青莲DB-L废水通过含有5gF/C材料的滤柱。运行35h后,染料去除率仍然可以维持在70%。经计算,制备的F/C材料对直接青莲D-BL染料的处理量为15.7mg/g; (6)对反应机理的分析表明,新型铁碳复合材料微电解降解染料废水是一个以电化学氧化还原反应为主,进而引发氧化还原、吸附、凝聚、沉淀等多种机理的综合作用。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703

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【参考文献】
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