Fe-Cu-高嶺土粒子電極的制備及3D-EF體系的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、電化學氧化技術已經(jīng)被廣泛應用于有機廢水處理,其中三維電極/電Fenton(3D/EF)技術結合了三維電極(3D)技術和電Fenton技術的優(yōu)勢于一體,具有催化效率高、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點。但傳統(tǒng)的3D/EF技術通過投加鐵鹽作為Fenton試劑的來源,存在催化劑投加量難控制且操作復雜,pH適用范圍小,使用后催化劑難以回收,需要進一步處理鐵泥,增加了處理成本等問題。
  鐵離子負載到粒子電極上,能夠解決催化劑難以回收的問題,但通常存

2、在pH適用范圍小的缺點。Cu具有類Feonton催化作用同時也具有路易斯酸性,能夠自身催化H2O2發(fā)生類Feonton反應,加快Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的循環(huán),同時還可以拓展pH的適用范圍。
  本文提出研磨-浸漬-成型-煅燒法制備了新型的Fe-Cu/高嶺土粒子電極,以期得到適用于3D/EF體系的粒子電極。通過單因素試驗和正交試驗確定了粒子電極的最佳制備條件,考察制備條件對粒子電極性能的影響,得到催化性能良好的粒子電極。將在最佳制備

3、條件下制備得到的粒子電極用于降解羅丹明B(RhB)廢水,對影響3D/EF體系催化效果的主要參數(shù)進行研究,以確定3D/EF體系的最佳反應條件,主要得到以下結論:
  (1)通過單因素試驗和正交試驗確定了Fe-Cu/高嶺土粒子電極的最佳制備條件為:物料配比為6∶4、催化劑負載量為1wt%Fe1wt%Cu、煅燒溫度為350℃和煅燒時間為3h。
  (2)對最佳制備條件下制備得到的Fe-Cu/高嶺土粒子電極進行表征,XRD表征說明高

4、嶺土粒子電極負載催化劑后并未改變高嶺土原有的結構,催化組分組成主要為α-Fe2O3和CuO; FE-SEM表征表明負載的FeCu復合氧化物為均勻的球狀結構;EDS表征結果證實了FeCu復合氧化物已成功負載到粒子電極上;比表面積分析顯示負載FeCu復合氧化物后粒子電極的比表面積增加。
  (3)采用Fe-Cu/高嶺土粒子電極構成的3D/EF體系降解RhB,研究了反應條件對RhB去除率的影響。在最佳反應條件下,即400 mL濃度為20

5、mg/L RhB溶液中,粒子電極投加量為30 g/L、電解電壓為10V、初始pH值為6.71、曝氣量為0.8 L/min時,電解時間60 min對RhB的去除率達到94.8%,表明Fe-Cu/高嶺土粒子電極具有較大的pH適用范圍。不同體系降解RhB的實驗中,F(xiàn)e-Cu/高嶺土粒子電極構成的3D/EF體系對RhB有更好的去除效果,高于以活性炭和高嶺土粒子電極的三維電極體系。能耗分析表明,3D/EF體系的能耗為68.58 kWh/m3,較二

6、維電極、活性炭粒子電極及高嶺土粒子電極的三維電極體系的能耗分別降低了接近1/43、1/9和1/8。
  (4) Fe-Cu/高嶺土粒子電極循環(huán)使用5次后,RhB去除率仍可達到82.1%,表明Fe-Cu/高嶺土粒子電極具有良好的重復使用性和穩(wěn)定性。
  (5)紫外可見光譜和TOC值的變化結果表明RhB分子一部分直接礦化為CO2和H2O,另一部分被氧化為小分子的中間產(chǎn)物?!H捕獲實驗發(fā)現(xiàn),·OH在RhB降解過程中起到非常重要的

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