【摘 要】
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印染废水排放量大、色度高、有机物含量高且成分复杂,对水环境和人体健康造成了巨大威胁。为探寻更加绿色、高效的印染废水处理方法,本论文采用石墨相氮化碳(g-C3N4)和酸修饰石墨相氮化碳(g-C3N4(h+))在暗反应条件下活化过硫酸盐的工艺降解印染废水。以模拟废水亚甲基蓝(MB)为处理对象,通过试验进行单因子(催化剂投加量、PS投加量、反应温度、初始p H值)影响分析;并通过捕获试验进一步研究反应机
【基金项目】
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河北省专业学位教学案例库建设项目(KCJSZ2018015); 河北省教育厅重点基金(ZD2019126);
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印染废水排放量大、色度高、有机物含量高且成分复杂,对水环境和人体健康造成了巨大威胁。为探寻更加绿色、高效的印染废水处理方法,本论文采用石墨相氮化碳(g-C3N4)和酸修饰石墨相氮化碳(g-C3N4(h+))在暗反应条件下活化过硫酸盐的工艺降解印染废水。以模拟废水亚甲基蓝(MB)为处理对象,通过试验进行单因子(催化剂投加量、PS投加量、反应温度、初始p H值)影响分析;并通过捕获试验进一步研究反应机理;同时考察了催化剂的稳定性;最后采用BBD试验设计分析了影响因子之间的交互作用及最佳反应条件。(1)采用高温缩聚法制备石墨相氮化碳(g-C3N4),暗活化PS降解MB,试验结果说明:暗活化反应相比在可见光条件下能够在更短的时间达到更大的去除效果;通过单因子控制试验发现,温度和PS投加量对MB去除率影响最大,反应受PH值变化影响不大,最佳反应条件下,10 min MB去除率可达92.86%;采用自由基抑制试验研究反应机理,体系中·OH、SO4-·、h+、O2-·均是参与反应的活性基团,作用效果依次减弱;催化剂经过4次回收利用后,体系对MB去除率仍在85%以上。(2)对g-C3N4进行酸修饰改性制得g-C3N4(h+),用于暗活化PS降解MB,试验结果表明:g-C3N4(h+)/PS体系较未经酸化的g-C3N4体系降解MB,催化剂、PS的投加量均减半,且仅需5 min污染物去除率便达96.90%;通过自由基抑制试验发现·OH、SO4-·是参与反应的主要活性基团;催化剂循环使用4次后,MB去除率在89%以上。(3)采用BBD设计试验,建立影响因子回归方程和响应曲面模型,分析得出:g-C3N4/PS暗反应体系和g-C3N4(h+)/PS暗反应体系中影响MB去除率的最重要因素均为反应温度,两种体系在常温下,达到最佳去除效果,体系p H值基本对反应无影响;理论最佳反应条件下,g-C3N4/PS体系10 min时MB去除率为93.56%;g-C3N4(h+)/PS体系5 min时MB最大去除率接近100%。采用g-C3N4和g-C3N4(h+)活化过硫酸盐降解印染废水,均在常温、常压的条件下进行,且无需光照,能够节省大量能源,简化反应设备,缩短反应时间,同时提高反应效率,减少催化剂用量,具有良好的应用前景,拓宽了g-C3N4在处理领域的应用范围,并为水处理领域提供了一种新思路及一定理论及技术支持。
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