掺杂型钴铁氧体的制备及深度处理造纸废水的研究

论文摘要

随着制浆造纸行业污水排放标准的提高,通过常规的生化技术来处理制浆造纸废水,很难达到现行的排放标准（GB3544-2008）。因此,开展造纸废水的深度处理研究是非常有必要的。本论文采用溶胶凝胶法制备了纳米CoFe204,并分别用微量Al3+、Cu2+、In3+对纳米CoFe204进行掺杂研究,然后采用非均相UV/Fenton体系对造纸废水进行深度处理研究,实现了造纸废水的达标排放,为造纸废水的深度处理提供了一条新途径。通过采用XRD、SEM、VSM等表征手段对合成纳米CoFe204的影响因素分析,得到了适宜的制备工艺条件:当金属离子与柠檬酸的摩尔比为1:1.2,pH值为2.0,煅烧温度为400℃,恒温锻烧时间为3 h时,合成的纳米CoFe204纯度好、结晶度高、颗粒分散、平均粒径为65.8 nm,为纳米级别,饱和磁化强度为55.12 emu.g-1,具有较好的磁性能。在最佳的制备工艺条件下,合成了CoFe2-xMx04（M=Al3+,Cu2+和In3+）铁氧体纳米晶体,并对它们吸附染料刚果红（CR）的能力进行了比较。样品的粒径随非磁性金属离子掺杂量的增大而减小,说明了纳米颗粒的粒径得到了有效细化。当掺杂离子为A13+,掺杂量为0.15时,样品的平均粒径最小,为41.97nm,比表面积为82.47m2.g-1,比未掺杂的纳米CoFe204增加了69.5%;同时其对刚果红具有最大的吸附量286.15 mg.g-l,比未掺杂的纳米CoFe204提升了 18%,比其他类型的吸附剂占据明显的优势,初始反应速率也比未掺杂的纳米CoFe204增加了 2倍。以对氯苯酚为造纸废水中模型污染物,对具有最佳吸附吸能的CoFel.85A10.15O4的催化性能进行了研究,结果表明,当pH值为2、过氧化氢的用量为理论用量、催化剂的用量为0.05 g时,100 mL浓度为100 mg.L-1的对氯苯酚在经过90 min处理后降解率可达到96%以上,得到了充分去除;同时随着初始浓度的增加,对氯苯酚的降解率降低。采用自制的CoFe1.85AI0.15O4催化剂+H2O2+紫外光的非均相UV/Fenton体系对实际造纸废水进行深度处理,研究结果表明该技术对造纸废水中的有机污染物有很好的去除效果。当pH=3.0、过氧化氢用量0.08mL（H202浓度9.79 mol·L-1）、催化剂用量0.1 g时,100 mLCODcr浓度为122.92 mg·L-1的造纸废水在处理180 min时达到最佳的去除效果,反应不到60 min时废水的CODcr达到了国家的排放标准。催化剂重复使用4次后,仍具有一定的催化活性,并且催化剂中三种金属离子的溶出率都不大于2%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACE
• 第一章 绪论
•   1.1 制浆造纸工业废水概况
•     1.1.1 造纸工业废水排放现状
•     1.1.2 制浆造纸废水的特征
•     1.1.3 造纸废水的常规处理方法
•   1.2 制浆造纸废水的深度氧化处理
•   1.3 铁氧体的制备及在水处理中的应用
•     1.3.1 铁氧体制备方法
•     1.3.2 铁氧体的应用
•   1.4 选题意义和研究内容
• 第二章 实验部分
•   2.1 实验试剂和仪器设备
•     2.1.1 实验试剂
•     2.1.2 实验仪器
•   2.2 实验方法
• 2O₄纳米粒子的制备'>    2.2.1 CoFe₂O₄纳米粒子的制备
•     2.2.2 掺杂型钴铁氧体的制备
•     2.2.3 掺杂型钴铁氧体的吸附实验方法
•     2.2.4 非均相Fenton催化降解对氯苯酚
• 254的线性相关分析方法'>    2.2.5 造纸废水CODcr和UV₂₅₄的线性相关分析方法
•     2.2.6 非均相UVFenton体系深度处理造纸废水实验方法
•   2.3 材料表征和水体分析方法
•     2.3.1 X-射线衍射仪分析（XRD）
•     2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
•     2.3.3 磁强分析（VSM）
•     2.3.4 比表面积及孔径分析（BET）
•     2.3.5 废水常规指标检测
•     2.3.6 废水中有机物荧光特性分析
•     2.3.7 废水中有机物GC-MS分析
• 2O₄制备及吸附性能研究'>第三章 掺杂型CoFe₂O₄制备及吸附性能研究
• 2O₄的制备工艺优化'>  3.1 纳米CoFe₂O₄的制备工艺优化
• 2O₄制备的影响因素分析'>  3.2 纳米CoFe₂O₄制备的影响因素分析
• 2O₄的影响'>    3.2.1 柠檬酸加入量对纳米CoFe₂O₄的影响
• 2O₄的影响'>    3.2.2 溶液中pH值对纳米CoFe₂O₄的影响
• 2O₄的影响'>    3.2.3 煅烧温度对纳米CoFe₂O₄的影响
• 2O₄的影响'>    3.2.4 煅烧时间对纳米CoFe₂O₄的影响
• 2O₄的影响分析'>  3.3 非磁性离子掺杂对纳米CoFe₂O₄的影响分析
•     3.3.1 非磁性离子掺杂对钴铁氧体物相结构的影响
•     3.3.2 非磁性离子掺杂对钴铁氧体物的磁性能的影响
•     3.3.3 非磁性离子掺杂对钴铁氧体物比表面积的影响
• 2-xM_xO₄（M=Al,Cu,In）铁氧体的吸附能力探究'>  3.4 CoFe_2-xM_xO₄（M=Al,Cu,In）铁氧体的吸附能力探究
•     3.4.1 非磁性金属离子掺杂对吸附性能的影响
•     3.4.2 吸附动力学
•     3.4.3 等温吸附
•   3.5 本章小结
• 3+掺杂钴铁氧体非均相催化剂降解性能应用'>第四章 Al³⁺掺杂钴铁氧体非均相催化剂降解性能应用
•   4.1 催化性能影响因素分析
•     4.1.1 过氧化氢用量的确定
•     4.1.2 pH值对催化剂降解氯苯酚性能的影响
•     4.1.3 过氧化氢用量对催化剂降解氯苯酚性能的影响
•     4.1.4 催化剂用量对催化剂降解氯苯酚性能的影响
•     4.1.5 污染物初始浓度对催化剂降解氯苯酚性能的影响
•   4.2 非均相Fenton技术催化降解机理
•   4.3 本章小结
• 第五章 非均相体系深度处理造纸生化出水研究
•   5.1 废水深度处理实验的影响因素分析
•     5.1.1 理论过氧化氢用量的确定
• 3+的掺杂对废水深度处理效果的影响'>    5.1.2 Al³⁺的掺杂对废水深度处理效果的影响
•     5.1.3 不同pH值对废水深度处理效果的影响
• 2O₂用量对废水深度处理效果的影响'>    5.1.4 不同H₂O₂用量对废水深度处理效果的影响
•     5.1.5 催化剂用量对废水深度处理效果的影响
•   5.2 催化降解前后废水中有机物的分析
•     5.2.1 三维荧光色谱分析
•     5.2.2 GC-MS分析
•   5.3 催化动力学
•   5.4 催化剂的回用性和稳定性
•   5.5 不同体系对废水深度处理效果的分析
•   5.6 催化降解的可能机理
•   5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李远

导师: 周敬红

关键词: 掺杂,吸附,催化剂,非均相

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 轻工业手工业,轻工业手工业,环境科学与资源利用

单位: 广西大学

分类号: X793

总页数: 94

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