非均相Fenton催化剂的制备及光降解苯酚的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文非均相Fenton催化剂的制备及光降解苯酚的研究论文作者：张娟娟学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：应用化学指导教师：张西慧职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedChemistryTHEPREPARATIONOFHETEROGENEOUSFENTONCATALYSTSANDTHERESEARCHONPHOTOCATALYTICDEGRA

2、DATIONOFPHENOLbyZhangJuanjuanSupervisor:Prof.ZhangXihuiMay2016摘要废水中的苯酚及其衍生物对自然环境及人体危害极大。Fenton法是一种能净化污水的高效便捷的方法。为了探究非均相Fenton法对有机污染物的降解效果，本论文中以苯酚溶液（50mg/L）为目标污染物，在实验室中探究不同的非均相Fenton催化剂对苯酚的降解效率。实验中制备了α-FeOOH，γ-FeOOH，Fe2O3，Fe2O3/γ-Al2O3以及Fe2O3/CuO/γ-Al2O35种非均相Fen

3、ton催化剂，之后将其对苯酚溶液进行光降解研究。光照条件是254nm的紫外光。实验通过XRD，FTIR，DRS，SEM，TEM及HRTEM对催化剂进行物化性能研究。ICP检测来确定溶液中的离子浸出量。同时也对一些重要的实验参数（比如pH值，H2O2浓度，煅烧温度，反应温度及催化剂含量）进行研究来确定催化剂降解苯酚的最佳实验条件。同时以正交实验结果来确定各个参数对苯酚降解率的影响大小。正交实验结果证明，各参数影响因素大小依次是pH﹥温度﹥H2O2浓度﹥催化剂用量。实验采用冰水浴超声法制备复合催化剂，通过对催化剂的性能表

4、征证明，催化剂粒子均匀的分布在载体表面，这种结构不仅能增强催化剂对苯酚分子的吸附作用，也能在一定程度上提高对紫外光的利用率。此外，实验中催化剂光降解苯酚的研究表明，相对于单一的铁系催化剂，复合催化剂能缩短反应时间并提高降解效率。实验中，Fe2O3/γ-Al2O3复合催化剂在4h内降解率为90.1%，而Fe2O3/CuO/γ-Al2O3催化剂在2h内的降解率可以达到92.3%。值得注意的是，当反应体系的pH值分别为4.5和5.5时，Fe2O3/CuO/γ-Al2O3催化体系的降解率可以达到88.0%和75.6%，而此时

5、Fe2O3/γ-Al2O3催化体系的降解率为73.1%和41.4%。这是因为掺入的铜元素可以为催化体系提高更多的反应活性位点，而且当pH大于4时，催化体系中起主要作用的是铜元素。此时，铁元素可以辅助拓宽催化剂应用的pH范围。这对Fe2O3/CuO/γ-Al2O3催化体系的降解原理具有指导作用。实验也对复合催化剂的稳定性及循环使用次数进行了研究。ICP的结果表明，Fe2O3/CuO/γ-Al2O3降解液中铁离子的浓度是0.18mg/L，但没有检测出铜离子的存在。该复合催化剂经过三次循环使用后，4h内对苯酚的降解率为79

6、%，这比同样最佳反应条件下的Fe2O3/γ-Al2O3复合催化剂效率低13%左右。关键词：苯酚；Fenton；光降解；催化剂IABSTRACTPhenolanditsderivativesareofgreatharmtothenaturalenvironmentandhumanhealth.Fentonmethodisakindofefficientandconvenientwaytopurifythesewage.Inordertoresearchthedegradationeffiencyofheterogene

7、ousFentonmethodforthetreatmentofwastewater,aphenolsolution(50mg/L)isusedasthetargettoresearchinthestudy.ThentheeffectofdifferentheterogeneousFentoncatalystsonthedegradationofphenolwasstudiedinthelaboratory.Inthepaper,α-FeOOH，γ-FeOOH，Fe2O3，Fe2O3/γ-Al2O3andFe2O3/

8、CuO/γ-Al2O3werepreparedasheterogeneouscatalyststodegradephenolsolutionundertheUVlightof254nm.ThemorphologyandphysicochemicalpropertiesofthecatalystswerecharacterizedbyXRD,SE