甘肃高铁凹凸棒土纳米酶催化活性研究

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凹凸棒石(ATP)是一种存在于自然界的一维纤维状纳米材料,具有孔隙率高、比表面积大等优良性能,被各行各业广泛使用。在处理印染废水的过程中,脱色很重要,目前脱色方法是印染废水处理的重要内容。本文通过对甘肃临泽高铁ATP独特性质的研究,对其进行了多种矿物学分析,并且对亚甲基蓝(MB)进行了吸附、降解实验研究,详细讨论了对MB吸附和降解效果产生影响的因素,并探讨了其反应机理。本文的主要内容如下:
  (1)临泽高铁ATP的物理化学特性。通过对临泽高铁ATP的矿物学表征,得到了以下结果。X射线衍射分析(XRD)结果表明,凹凸棒石、伊利石、高岭石、石英、长石是临泽高铁ATP的主要矿物;对凹凸棒土进行了铁物相分析,分别含有磁性铁,碳酸盐中铁,硅酸盐中铁,硫化物中铁,赤铁等;X射线荧光光谱分析(XRF)结果表明,临泽高铁ATP中的主要元素为Si、Al、Fe、Mg等;X射线光电子能谱(XPS)结果表明,临泽高铁ATP中Fe的主要形态为化合态。
  (2)活化高铁ATP吸附MB。ATP对MB的吸附性能得到提高,在经过酸、碱、高温活化后。其中以15%质量分数的HCl溶液、2mol/L的NaOH溶液和350℃的高温等活化条件对ATP进行活化后,对MB的吸附率达到最高,分别为89.62%、85.34%和81.32%。在30min内活化高铁ATP吸附MB,能达到吸附平衡。
  (3)构建了一个凹凸棒土酶促催化体系,在体系中,先达到吸附平衡,再对MB进行降解。实验结果表明,当H2O2浓度为0.15mol/L,催化剂ATP含量为10g/L,温度为60℃,pH为2时,在4h内降解率能达到100%。根据动力学拟合结果,ATP对MB的降解符合准一级动力学方程。在实验结束后,重复MB降解实验。实验结果表明,经过6个循环后,MB的降解率仍能达到78%。
  (4)建立了一个凹凸棒土光效应催化降解体系,先达到吸附平衡,再降解MB。实验结果表明,MB在1h内能完全降解的条件:加入催化剂ATP的量为10g/L,加入H2O2的浓度为0.15mol/L,溶液中MB的初始浓度为100mg/L,溶液的初始pH值为2。在实验结束后,探讨了催化剂高铁ATP在光效应催化体系中的可重复使用性。结果表明,经过六次循环试验,MB的降解率仍能达到82%,最后通过自由基捕获实验研究了高铁ATP催化降解MB的机理,羟基对降解过程起主导作用。
  
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