沸石負載Fe3O4光催化氧化去除水中苯酚
摘要：為了對水中苯酚的去除進行研究，通過離子交換法及液相沉積法在天然沸石上負載Fe3O4制備出一種具有較高反應活性的復合催化劑，采用X-射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）等儀器對其結構和形貌進行表征，并利用復合催化劑進行非均相UV/Fenton反應處理模擬苯酚廢水，考察不同因素對苯酚降解效果的影響。實驗結果表明，在催化劑投加量為0.4g/L，H2O2投加量為二分之一理論投加量，pH為3~10且室溫的條件下，處理100mg/L的模擬苯酚廢水，60min之內苯酚去除率可達90%以上。通過對催化劑的穩定性研究，發現經5次循環使用后，苯酚去除率均可保持在90%以上，具有良好的循環使用性能。
酚類物質具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性，對人體、水生生物及農業都會造成很大危害。其來源廣泛，作為重要的化工原料，主要存在于煉油、石油化工、染料、有機合成工業等廢氣和廢水中，另外，在香煙煙霧及汽車尾氣中也含微量的酚。隨著工業迅速發展，含酚廢水排放相應增多。光催化氧化技術應用于水處理治理已成為研究熱點，FeN-TON、UV/FeNTON等高級氧化法反應迅速、條件溫和，通過產生強氧化性的•OH可有效降解工業有機廢水。
但均相UV/FeNTON對PH值適應范圍較窄，不利回收與應用，且反應所需鐵離子會造成二次污染。有研究表明，將鐵離子負載到分子篩、樹脂等吸附載體上，可克服均相芬頓反應缺陷，并取得較好的光催化氧化效果。因此，制備高效經濟的光催化材料是目前研究者關心和迫切需要研究的問題。
天然沸石是一種架狀結構的硅鋁酸鹽，晶體內部存在大量有序排列、大小均勻、相互貫通并與外界相連孔徑0．3～1．0Nm的籠狀空穴和通道，比表面積大、孔隙結構發達，具有較好的吸附和離子交換性能，且在我國沸石資源豐富，成本低廉。本文以模擬苯酚廢水為實驗對象，通過離子交換法及液相沉積法在天然沸石上負載Fe3O4合成具有較高反應活性的催化劑，考察其對該反應體系處理效果影響及最優反應條件，為實際應用提供理論依據。
1實驗部分
1．1試劑和儀器
試劑：浙江縉云天然沸石，10～20目，比重2．16，孔徑3－4，硅鋁比4．25～5．25，比表面積230～320m2/g，主要成分為：SIO269．58％，AL2O312．2％，Fe2O30．87％，CAO2．59％，MgO0．13％，NA2O2．59％，K2O2．59％，其他10．91％；苯酚、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、30％過氧化氫、氨水、硫酸亞鐵、濃鹽酸等均為市售分析純；氫氧化鈉為優級純。
儀器：恒溫水浴鍋、紫外分光光度計、數控超聲波清洗器、PH計、電熱恒溫干燥箱、集熱式磁力加熱攪拌器等。
1．2苯酚廢水
取1．000g苯酚溶于超純水并定容于1000mL容量瓶中，配制成1000mg/L苯酚廢水，實驗時稀釋至100mg/L，即配即用。其PH值為6．83。
1．3分析方法
水質測定方法參照文獻。苯酚采用4氨基安替比林直接光度法；鐵離子采用鄰菲羅啉分光光度法。
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