探索纳米结构铁、锰氧化物制备及其在处理废水中应用

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1、合肥工业大学硕士学位论文纳米结构铁、锰氧化物制备及其在处理废水中应用姓名：汪芳申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张卫新20071208纳米结构铁、锰氧化物制备及其在处理废水中应用摘要本文研究纳米结构铁、锰氧化物制备及其在处理废水中应用。在室温下，以FeCl3和NaOH为原料，通过简单、无需陈化的一步法制备出直径30．100nm、长为400．700nm的a．FeOOH纳米棒。并将其在自然光下催化H202氧化分解亚甲基蓝染料(MB)。为了作对比，通过在不同温度下焙烧a．FeOOH纳米棒得到a—Fe203纳米棒并作

2、催化剂。研究表明0【．FeOOH纳米棒的催化性能要优于a．Fe203纳米棒，在230min时MB的脱色率达到95．41％。且该三种纳米棒的催化性能优于Q．FeOOH粒子。在以a．FeOOH纳米棒为催化剂条件下，分别研究了亚甲基蓝初始浓度、H202浓度、催化剂用量对亚甲基蓝脱色率的影响，并进行了动力学研究。动力学研究表明其反应级数约为O．85，反应速率常数为0．095min一。利用紫外分光光度计(UV-Vis)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、化学需氧量(COD)、离子色谱(IC)对MB降解的中间产物进行表征，发现MB

3、已经部分被降解成无机离子。以KMn04和MnS04为原料、于室温条件下制备了纳米晶须组装成的￡-Mn02纳米球，采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积(BET法)对样品进行了分析表征。用所制备的纳米结构￡．Mn02为吸附剂，研究其吸附亚甲基蓝染料废水。研究表明，该吸附符合Langmuir等温吸附模型。分别研究了亚甲基蓝初始浓度、H202浓度、温度、吸附剂用量、离子强度对吸附亚甲基蓝影响，并用正交设计法获得最佳吸附条件。其中亚甲基蓝初始浓度是影响脱色率的最大因素。并以纳米结构￡．Mn02为催化

4、剂，探索了其在催化氧化苯酚模拟废水中的应用，该催化反应过程条件温和，不用外加氧化剂。用荧光光谱(FL)表征了苯酚的分解过程，结果显示，￡．Mn02对苯酚有很好的分解效果，在80min时苯酚的去除率达到80．4％。荧光光谱分析表明苯酚分解过程中产生了具有荧光性质的中间产物，并通过高效液相色谱(HPLC)对其中间产物进一步验证，提出了苯酚分解的可能路径。动力学研究表明以纳米结构E-Mn02为催化剂催化分解苯酚的反应级数约为1．64，反应速率常数为0．0075rain～。关键词：纳米结构；铁氧化物；锰氧化物；亚甲基蓝；苯酚

5、SynthesisofFeandMnoxidesandTheirApplicationsinWasteWaterTreatmentAbstractThispaperconcerntratesonthesynthesisofFe／Mnoxidesandtheirapplicationsinwastewatertreatment．a．FeOOHnanorodswassynthesizedviaone．stepmethodatroomtemperature．ThesamplewascharacterizedbyX．rayp

6、owderdiffraction(XRD)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)．Itwasemployedforthedecolorationofmethyleneblue(MB)inthepresenceofH202undernaturallight．Forcomparison，twokindsofa-Fe203nanonodswereobtainedbycalcining仅-FeOOHnanorodsat4500Cand6000Candusedascatalysts．res

7、pectively．ExperimentsindicatethatQ．FeOOHnanorodshavethebestcatalyticefficiency．andthedecolorationrateofMBreaches95．41％at230min；thecatalyticactivityofone—dimensionalnanostructured俚．FeOOHiSmuchhigherthanthatof0【一FeOOHparticle．ThecatalyticdecolorationofMBwith伍．FeO

8、OHnanorodswastrackedbyultraviolet．visible(UV-Vis)andfouriertransforminfraredspectrometer(FT-IR)，atthesametime，theeffectofinitialconcentrationofMB，H202andinitialpHvalueonthed