【摘 要】
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印染废水的高色度、高COD、水量大、成分复杂及难降解等特点,使其运用物理化学方法来处理具有寿命短、成本高和吸附剂再生困难等缺点,而微生物处理法处理印染废水又存在可生化性差,周期长和稳定性差等诸多不确定因素,因此,寻找高效稳定的材料来降解印染废水就显得十分必要。近年来,能快速深度处理印染废水的材料纳米零价铁(Nanoscale Zero-valent Iron,nZVI)已经引起了学者的广泛关注和研
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印染废水的高色度、高COD、水量大、成分复杂及难降解等特点,使其运用物理化学方法来处理具有寿命短、成本高和吸附剂再生困难等缺点,而微生物处理法处理印染废水又存在可生化性差,周期长和稳定性差等诸多不确定因素,因此,寻找高效稳定的材料来降解印染废水就显得十分必要。近年来,能快速深度处理印染废水的材料纳米零价铁(Nanoscale Zero-valent Iron,nZVI)已经引起了学者的广泛关注和研究。但是由于nZVI易团聚,稳定性差和在空气中易氧化的缺陷,使得降解活性降低。为了解决这个问题,试验采用超声辅助电沉积法将粉末活性炭作为载体电极制备负载型纳米零价铁钯(Zero valent iron-palladium/Powder activated carbon,nZVI-Pd/PAC),采用正交试验方法优选最优制备条件,以刚果红(congo red,CR)和亚甲基蓝(methylene blue,MB)为代表进行去除染料试验研究。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱议(XPS)、比表面积和孔隙度分析仪(BET)等仪器对nZVI-Pd/PAC进行测试。结果表明,制备的nZVI-Pd/PAC纳米材料含有零价铁和零价钯,且颗粒粒径均匀,颗粒大小50 nm左右,有较好的催化剂潜力。探究了不同影响因素条件下nZVI-Pd/PAC对染料CR和MB去除率的实验。实验结果表明,nZVI-Pd/PAC对MB的去除率大于CR的去除率;CR溶液的最佳初始p H、染料浓度和反应温度分别为6.0、30mg L-1、50℃,3h的去除率为78.97%,MB溶液的最佳初始p H、染料浓度和反应温度分别为5.0、30mg L-1、50℃,3h去除率为98.48%;少量Cl-能够加大nZVI-Pd/PAC对CR的降解效率,但其去除率略有降低,而Cl-存在阻碍nZVI-Pd/PAC降解MB;羧甲基纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose,CMC-Na)和十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate,SDBS)的存在分别对nZVI-Pd/PAC降解CR和MB具有抑制作用。研究了PAC,nZVI-PAC,nZVI-Pd/PAC三种材料对CR的去除效果,结果表明,在nZVI-PAC中引入金属钯能够显著提高Fe0的降解反应活性。CR的去除反应动力学研究结果表明,nZVI-Pd/PAC对CR的还原遵循Langmuir-Hinshelwood一级反应动力学规律。nZVI-Pd/PAC纳米材料对CR和MB的连续去除效果均不佳。nZVI-Pd/PAC再沉积再生效果好,重复再生反应5次后,制备所得nZVI-Pd/PAC对MB的去除率仍能达到84.44%。紫外可见分光光度计(UV-Vis)和气相色谱质谱联用仪(GCMS)分析得到,CR的降解中间产物为联苯,联苯胺等物质;MB的代谢产物为N,N-二甲基苯胺和2-氨基-5-二甲氨基-苯磺酸。降解机理是表面吸附,零价铁还原,钯催化降解CR和MB。
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