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《铁改性膨润土光催化-fenton降解造纸法烟草薄片废水0》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、铁改性膨润土光催化-Fenton降解造纸法烟草薄片废水莫立焕周志明王玉峰鲁礼成(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室;植物资源化学与化工联合实验室,广东广州510640)摘要：以铁离子交换改性钠基膨润土,制得一种非均相Fenton催化剂,利用扫面电镜对催化剂的结构进行表征,并将其用于光催化深度处理造纸法烟草薄片废水.采用响应面分析法通过建立出水CODCr与各因素之间的Box-Behnken数学模型,对光催化处理工艺进行优化.结果表明,最佳实验条件为pH2.7、H2O2用量2.0ml·L-1、催化
2、剂用量1750mg·L-1.在此条件下,处理后废水CODCr值为60.44mg·L-1.此外,铁改性膨润土在反应过程中具有较低的铁溶出量和良好的重复使用性等特点.关键词：铁改性膨润土;非均相Fenton;响应面;烟草薄片废水中图分类号：X793造纸法烟草薄片是利用烟草生产过程中产生的烟梗、烟末按制浆造纸原理经加工处理,制成性状接近天然烟叶的薄片.造纸法烟草薄片生产不仅实现了烟草废弃物资源再生利用,更有利于卷烟降焦减害并改善卷烟内在品质[1-2].但造纸法烟草薄片在抄造过程中产生了大量的高浓有机废水
3、,污染负荷波动大[3].目前,其处理工艺主要采用预处理+厌氧/好氧生物处理[3].虽然经过这两段处理后,废水的CODCr和色度都大大下降,但出水CODCr仍较大,达不到GB8978-1996的排放标准.高级氧化技术具有适用范围广、反应速度快和氧化处理彻底等优点而被广泛用于有机废水处理,尤其是对于有毒有害、生物难降解的废水处理[4-6].其中以Fenton体系和光助Fenton体系应用最广.但均相Fenton体系在污染物降解完后,会产生大量较难处理的铁泥,这也成为制约其应用的一个重要因素[7].近年
4、来非均相Fenton体系逐渐应用于难降解的废水处理,它不产生二次污染[8-10].因此,对于非均相Fenton体系来说,选择一种高效、稳定和廉价的催化剂载体具有非常重要的意义.目前,人们以比表面积大、性质稳定、价格低廉的膨润土作为载体制备了一系列催化剂,并将它们用于废水处理.刘颖等[11]制备了铁改性膨润土催化剂,并将其用于光催化降解染料橙二,结果显示出较高的催化活性.Chen等[12]利用离子交换法制备了铁柱撑膨润土,并用其降解有机染料ALYG,结果表明催化剂具有较高催化活性和良好的稳定性.本文
5、以天然膨润土经钠化处理后,与含铁柱撑液反应,经洗涤、干燥、煅烧处理后制得一种非均相催化剂.并利用其光催化深度处理造纸法烟草薄片废水,采用响应面优化设计法[13-14],通过建立Box-Behnken数学模型,考察反应pH值、H2O2用量、催化剂用量对处理后废水CODCr影响,确定最优工艺参数.1原料和方法1.1实验原料实验用废水为某造纸法烟草薄片厂生化出水,其CODCr值为400mg·L-1;膨润土系浙江产的钙基膨润土(Ca-Bent),经碳酸钠溶液处理得到钠基膨润土(Na-Bent);实验所用其
6、他试剂皆为分析纯.1.2催化剂的制备及形貌表征催化剂制备:在不断搅拌的条件下,将粉末状的Na2CO3(AR)缓慢加入到0.2mol/L的Fe(NO3)3(AR)溶液中,控制n(Fe3+):n(Na+)=1:1,搅拌3h,得到红褐色的羟基铁柱撑液.所得柱撑液室温下老化24h后,按Fe/Na-Bent=10mmol/g的比例添加Na-Bent,60℃水浴下搅拌8h,静置老化24h,离心分离,用去离子水洗涤数次,湿饼在100℃烘干研磨,以2℃/min升至350℃,煅烧3h,制得红褐色铁改性膨润土催化剂(
7、Fe-Bent).催化剂形貌表征:采用日立公司S-3700N扫描电子显微镜(SEM)观察物质表面形貌结构.1.3光催化实验光催化反应在自制的反应装置中进行.将一只18W的紫外灯(主波长365nm),置于圆柱体石英套管中,再把石英管置于反应器上,反应器外部通冷却水,保持反应在室温下进行,并用磁力搅拌器进行搅拌.加入200ml经生化处理的烟草薄片废水,并投加一定量的催化剂和一定量的H2O2(质量分数30%).反应一定时间后取水样,水样经0.45μm滤膜过滤后,用于后续分析.2结果与讨论2.1SEM分析
8、由SEM图可以看出钠基膨润土为堆积较为紧密的层状结构,表面平滑.而膨润土负载Fe后,其紧密堆积的结构遭到破坏,变得疏松,且表面出现了絮状的新物像,说明少量Fe2O3负载在膨润土表面上,但膨润土的层状结构没有被改变,这也使得新材料仍保留着膨润土的活性[15].图1钠基膨润土和铁改性膨润土的扫描电镜图Fig.1ScanningelectronmicrographofNa-BentandFe-Bent2.2响应面实验优化设计基于前期的基础实验,根据响应面法设计原理,采用Design-Ex
