基于感應熱固定床的CWPO降解偶氮染料實驗研究
摘要：感應熱固定床（IHFB）作為新型熱傳遞方式下非均相反應器，利用感應加熱鐵磁材料將熱量傳遞至液相，形成固液界面高溫微反應區，促進有機廢水降解。實驗以海綿鐵為感應內核，采用浸漬焙燒法制備了C包覆表層負載NiO的感應熱催化劑（mNiO/C），在傳統催化濕式過氧化氫法（CWPO）中引入感應熱代替傳統加熱，建立新的基于感應熱固定床的CWPO工藝（iCWPO），使其在常溫常壓下實現對有機底物的高效降解。以直接紫D-BL模擬廢水為目標污染物，考察了進水條件對iCWPO降解染料的影響，對感應熱微觀作用進行了分析，并用UV-Vis對降解產物進行了檢測。結果表明，依賴于微界面高溫的iCWPO降解效率明顯高于常規加熱的CWPO，徹底破壞了可見光區染料的顯色基團N=N鍵，對紫外光區苯環也具有一定的降解作用。
關鍵詞：感應熱，CWPO，海綿鐵，偶氮染料，固定床
催化濕式過氧化氫氧化法（CWPO）因其具有凈化效率高、工藝流程簡單、占地面積小等特點，已經被廣泛應用于高濃度、難降解有機廢水處理領域。其通過在廢水中加入H2O2作氧化劑，在催化劑的作用下產生·OH，氧化破壞有機物分子的結構，達到理想降解目的。通常CWPO對反應溫度和反應壓力有一定的限制，研究者通過加熱水相提高反應界面溫度，改變催化劑表面活性，實現對有機物的高效降解。但傳統加熱液相的方法在熱量傳遞過程中損耗較大，催化材料的活性組分容易流失，容易腐蝕反應設備，且不利于能量的蓄積。因此，開發一種常溫常壓下高效降解有機物的工藝技術具有重要的研究價值與實際意義。
感應熱固定床（IHFB）作為新型熱傳遞方式下非均相反應器，利用感應加熱鐵磁材料將熱量傳遞至液相，形成固液相界面高溫微反應區，使有機物在常溫常壓下實現低能高效降解。將感應加熱技術結合CWPO處理染料廢水，既能滿足CWPO反應所需溫度和壓力，減少對加熱設備的要求，實現常溫常壓催化降解染料分子；又能減少熱量傳遞過程中的損耗，是一種很有應用前景的水處理工藝．目前以感應熱為基礎的CWPO廢水處理技術還未見文獻報道。
本研究將構建基于感應熱固定床的CWPO工藝（iCWPO）。實驗選用磁性良好的海綿鐵為感應內核，以淀粉為碳源，對海綿鐵進行表面包覆．一是防止海綿鐵表面Fe0在反應中以Fe2+和Fe3+的形式絮凝流失，減少出水的二次污染；二是有利于活性金屬在其表面均勻分散。以碳包覆海綿鐵為載體，通過浸漬焙燒法制備出活性催化劑。并通過動態柱實驗，分析感應熱條件促進催化劑降解偶氮染料直接紫D-BL模擬廢水的作用機理。
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