电催化耦合过硫酸盐处理有机废水的研究

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近年来,过硫酸盐高级氧化技术已广泛应用于环境修复,尤其是在处理难生物降解有机废水领域。电催化(EC)活化过硫酸盐(PS)被认为是产生硫酸根自由基(SO4?-)的最有效方法之一。本论文采用EC/PS耦合体系降解水中的有机污染物,分别以均相体系中的电解质和非均相体系中的铁金属氧化物作为催化剂,构建新型的均相EC/PS耦合体系(EC/PS-电解质)和异相EC/PS耦合体系(EC/PS-铁基催化剂)。分别以活性艳蓝(RBB)和四环素(TC)作为目标污染物,评估耦合体系的降解性能,探究其反应机理。具体研究内容如下:(1)研究EC/PS-电解质体系降解RBB的效能和机理。RBB能够在一定程度上活化PS,NaNO3作为电解质,具有催化作用。在EC/PS-NO3-体系中,最佳条件下RBB的脱色率高达92.50%。自由基淬灭实验证明HO?和SO4?-是EC/PS-NO3-体系中的主要活性物质。对RBB降解过程中的中间产物进行分析,推测出了可能的降解途径。(2)通过共沉淀法制备出Fe3O4和FeOOH两种铁基催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)等多种表征手段对其进行表征。比较了Fe3O4和FeOOH的催化性能,结果表明FeOOH具有更好的吸附性能,而Fe3O4的电催化活性更高。因此构建了EC/PS-Fe3O4体系降解TC,在最佳条件下60 min内TC的降解率达84.95%,5次循环实验后降解率仍保持60%以上。自由基猝灭实验证明HO?是EC/PS-Fe3O4体系的主要活性物质。(3)通过共沉淀法制备了MnFe2O4双金属催化剂,采用XRD、SEM和BET等多种表征手段对其进行表征。构建异相电催化体系(EC/PS-MnFe2O4)降解TC。XPS表明Mn(Ⅱ)Fe(Ⅲ)之间的电子转移,对活化PS起到了至关重要的作用。在最佳条件下60 min内TC的降解率达到86.23%,5次循环实验后降解率为75.13%。自由基猝灭实验证明HO?是EC/PS-MnFe2O4体系的主要活性物质。利用LC-MS检测TC降解中间体,推测了可能的降解路径。
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