动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂及其脱色效果研究

第29卷第3期2012年6月黑龙江大学自然科学学报JOURNALOFNATURALSCIENCEOFHEILONGJIANGUNIVERSITYVo1．29No．3June，2012动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂及其脱色效果研究孙常旭，王滨松，刘扬，李丽，(1．黑龙江大学化学化工与材料学院，哈尔滨150080；2．黑龙江大学黑龙江省高校高效转化的化工过程与技术重点实验室，哈尔滨150080)摘要：以树脂D072为载体，采用动态吸附法负载Fe，制备了非均相芬顿反应催化剂，并通过单因素实验确定了动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂的最佳吸附条件。结果表明：Fe“溶液初始浓度2000mg·L。。、pH=4和反应时间为40min时13072负载Fe“的平衡吸附量为113．6mg·g(干)。I)072对Fe“的动态吸附符合Thomas模型，为7．55×10～mL·min～·Ing～。通过吸附前后树脂IXI-／2表面SEM形貌比较发现，D072表面没有明显的裂纹。可见，动态吸附法能够避免催化剂的磨损。以D072为载体的非均相芬顿反应催化剂静态法对三种模拟染料废水脱色率达到9r7％。关键词：动态吸附；树脂D072；活性红KE一3B中图分类号：TQ032．42文献标志码：A文章编号：1001—701l(2012)03—0386—050引言均相芬顿体系-2]因其产生的羟基自由基具有强氧化性，可在较短的时间内无选择的彻底氧化有机物，具有设备简单、操作方便、处理成本低且效果好，是一种可以推广的预处理难降解有机废水的方法J，在处理染料废水领域有着极大的应用潜力_4J。但是，均相芬顿体系存在反应过程中生成大量含铁污泥、易造成二次污染和增加回收成本等问题，限制了其在工业上的应用。Femandez等在1998年第一次采用Nation膜固载Fe¨，在H：O和可见光下将橙黄Ⅱ成功的降解。何炽等用USY型分子筛固载Fe降解甲基橙，最佳反应条件下甲基橙降解率可达98．15％。Rey．MayLiou将Fe¨负载于树脂上制备非均相催化剂来催化降解苯酚，苯酚的降解率达到100％，COD的转化率达到80％。选择载体来固定二价铁离子形成非均相芬顿反应体系，从而防止产生含铁污泥问题，已经成为国内外研究的热点J。针对非均相芬顿体系采用静态吸附法通过搅拌制备的非均相芬顿反应催化剂机械强度和使用寿命较低这一问题，本研究拟采用动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂，通过考察不同树脂载体、pH值和亚铁离子浓度等对催化剂吸附量的影响，确定了制备该催化剂的最佳工艺条件，并对动态法制备的非均相芬顿反应催化剂的脱色性能进行了研究。1实验部分1．1主要仪器和试剂试剂：树脂D072、D061、D101和环氧树脂001×7(天津兴南允南高分子技术有限公司)；过氧化氢(西收稿日期：2Ol2—03—31基金项目：国家自然科学基金资助项目(21076066)；黑龙江省自然科学基金面上项目资助(B201105，E201148)；黑龙江省教育厅科学技术面上项目资助(12513038)；哈尔滨市科技创新人才研究专项资金资助项目(Rc2012xK0180o5)作者简介：孙常旭(1988一)，男，硕士研究生，主要研究方向：印染废水处理通讯作者：李丽(1970一)，女，教授，博士，博士后，E—mail：llwjj@sohu．com引文格式：孙常旭，王滨松，刘扬，等．动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂及其脱色效果研究[J]．黑龙江大学自然科学学报，2012，29(3)：386—390．第3期孙常旭等：动态吸附法制备非均相芬顿反应催化剂及其脱色效果研究·387·陇化工股份有限公司)；分析纯七水合硫酸亚铁(天津市科密欧化学试剂有限公司)；分析纯邻菲罗啉(天津市天新精细化工开发中心)；活性红KE一3B(上海颜料有限公司染料化工八厂)。仪器：紫外可见分光光度计TU一1800(北京普析通用仪器有限公司)；pH计320一S(梅特勒托利仪器上海公司)；电子分析天平LD(沈阳龙腾电子有限公司)；电热鼓风干燥箱(天津市中环实验电路有限公司)。1．2催化剂的制备取一定量树脂进行预处理，加人无水乙醇，浸泡6～8h以去除水中有机物质，用蒸馏水将其洗净后，用体积百分浓度为5％盐酸溶液浸泡8～10h以去除水中无机物质，再次用蒸馏水冲洗至中性后40cI=干燥备用。称取一定量预处理的树脂，置于交换柱中，配制一定浓度和pH值的Fe溶液置于原液瓶1中，通过调节阀门2和4控制流速为15mL·rain～，树脂对Fe进行吸附，制备非均相芬顿反应催化剂。实验装置见图1。1．4分析方法1．测定活性红废水在400～800nm连续波长吸收光谱曲线，确定染料活性红KE一3B可见光最大吸收波长为512nm。2．Fe浓度的测定：采用邻菲罗啉法对Fe溶液浓度进行测定，通过Fe标