菱铁矿和还原鲕状赤铁矿处理胭脂红染料废水

论文摘要

我国矿产资源丰富,但一些低品位,选别级别差的矿物资源利用受到制约,利用率低,造成了严重的资源浪费。把低品位矿物资源加工成为环境工程材料是一个重要的研究方向。本文以菱铁矿和鲕状赤铁矿为研究对象,在X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FITR）、X射线光电子能谱分析（XPS）等表征分析基础上,探究了低品位菱铁矿作为固体铁源在类芬顿反应中的效能,氢还原鲕状赤铁矿处理胭脂红染料废水中的性能及其作用机理。在菱铁矿催化过氧化氢降解胭脂红染料实验中探究菱铁矿的作用以及对胭脂红染料废水的去除机理。实验分别探究了菱铁矿的粒径、H2O2和Fe2+的比值、初始pH值、反应时间和反应温度对降解效果的影响,并对降解机理和反应动力学进行了讨论。实研究结果表明:在菱铁矿/H2O2体系中,菱铁矿的粒径对降解效果没有太大影响,在pH=3,H2O2/Fe2+=6时,色度去除率可达到99.97%,对总有机碳（TOC）的去除率可达到80.61%,反应级数为1.04,速率常数为10.15min-1。实验探究了菱铁矿在热酸性条件下缓释Fe2+对菱铁矿/H2O2体系的意义,结果显示它可以持续地提供催化剂Fe2+。实验用菱铁矿循环8次在同样条件下降解胭脂红,脱色效果几乎没有受到影响,均可达到99%以上的色度去除率,说明菱铁矿在废水处理工艺中的可循环性和在环境治理中的潜力。氢气还原鲕状赤铁矿制备零价铁（ZVI）应用于降解胭脂红染料废水中并表征ZVI反应前后的微观结构特性,考察了所制备ZVI净化染料废水效果的影响因素,包括溶液pH、固液比、反应时间、温度等,监控反应前后水溶液pH和中间产物的变化,在多种方法综合分析基础上探讨了净化机理。研究结果表明:在pH值为2.0,固液比1g/L,反应时间为1.5h时,ZVI对色度去除率可达98.9%,在反应时间为24h时,TOC去除率可达到57%。ZVI对胭脂红色度的降解既符合一级反应动力学又符合二级反应动力学;同时,ZVI对胭脂红中TOC的降解符合Freundlich模型和准二级动力学。实验结果表明,制备ZVI的方法是可行的,所制备的ZVI可用于印染废水的处理。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 铁矿石资源
•     1.1.1 世界铁矿资源的分布与特点
•     1.1.2 中国铁矿资源的分布与特点
•   1.2 我国菱铁矿资源研究现状
•   1.3 我国鲕状赤铁矿资源研究现状
•   1.4 染料废水研究现状
•   1.5 现行染料废水的处理技术
•     1.5.1 吸附法
•     1.5.2 混凝法
•     1.5.3 膜分离技术法
•     1.5.4 电化学法
•     1.5.5 Fenton法
•     1.5.6 零价铁法
•     1.5.7 生物法
•   1.6 环境矿物材料的发展
•   1.7 本课题的研究目的、与研究内容
•     1.7.1 研究目的及意义
•     1.7.2 研究内容
• 第二章 新桥菱铁矿和黑石板鲕状赤铁矿样品地质背景
•   2.1 新桥菱铁矿矿床地质背景
•     2.1.1 新桥矿床地质特征
•     2.1.2 新桥菱铁矿矿体特征和性质
•     2.1.3 样品采集及分析
•   2.2 恩施鲕状赤铁矿矿床地质背景
•     2.2.1 鄂西宁乡式铁矿矿床地质特征
•     2.2.2 黑石板鲕状赤铁矿矿体特征和性质
•     2.2.3 样品采集与分析
• 第三章 菱铁矿催化过氧化氢处理胭脂红染料废水
•   3.1 实验部分
•     3.1.1 材料和试剂
•     3.1.2 实验仪器
•     3.1.3 表征实验
•     3.1.4 实验方法
•   3.2 结果与讨论
•     3.2.1 样品表征
•     3.2.2 菱铁矿粒径大小的影响
•     3.2.3 溶液初始pH的影响和H2O2/Fe2+的比值
•     3.2.4 胭脂红初始浓度和反应时间的影响
•     3.2.5 温度的影响
•   3.3 机理分析
• 2O₂体系中Fe²⁺的作用'>    3.3.1 探究菱铁矿/H₂O₂体系中Fe²⁺的作用
•     3.3.2 探究菱铁矿的可循环性
• 2O₂ 体系中过氧化氢的作用'>    3.3.3 探究菱铁矿/H₂O₂体系中过氧化氢的作用
•   3.4 本章小结
• 第四章 还原鲕状赤铁矿处理胭脂红染料废水
•   4.1 实验部分
•     4.1.1 实验材料
•     4.1.2 样品制备
•     4.1.3 实验仪器
•     4.1.4 实验方法
•     4.1.5 分析方法
•   4.2 结果与讨论
•     4.2.1 样品表征
•     4.2.2 pH值的影响
•     4.2.3 固液比的影响
•     4.2.4 反应时间的影响
•     4.2.5 胭脂红初始浓度和温度的影响
•     4.2.6 反应动力学
•     4.2.7 吸附动力学
•   4.3 机理分析
•     4.3.1 HPLC-MS分析
• 2+的作用'>    4.3.2 探究Fe²⁺的作用
•     4.3.3 胭脂红降解产物的测定
•     4.3.4 推测ZVI降解胭脂红染料分子可能的过程
•     4.3.5 ZVI降解胭脂红染料分子机理
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张亚晴

导师: 陈天虎

关键词: 菱铁矿,零价铁,胭脂红,降解机理,环境矿物材料

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,轻工业手工业,轻工业手工业,环境科学与资源利用

单位: 合肥工业大学

分类号: X791;P579

DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000152

总页数: 71

文件大小: 5566K

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