Účinnosť a mechanizmus Fe2O3-CuO/rCG katalytická degradácia benzotriazolu vo vode

Použitím uhoľnej hlušiny (CG) ako suroviny sa pripravila uhoľná hlušina modifikovaná železom a meďou (Fe2O3-CuO/rCG) kalcináciou, kyslým lúhovaním a modifikáciou kovu. Bola charakterizovaná a analyzovaná morfológia a štruktúra Fe2O3-CuO/rCG a účinnosť a mechanizmus degradácie systému Fe2O3-CuO/rCG/H2O2 na ťažko odbúrateľnej dusíkatej heterocyklickej organickej znečisťujúcej látke benzotriazole (BTA).

Výsledky ukazujú, že špecifický povrch a celkový objem pórov Fe2O3-CuO/rCG sa po modifikácii výrazne zvýšili a Fe2O3 a CuO boli úspešne vyplnené v póroch materiálu;

Optimálne podmienky prípravy Fe2O3-CuO/rCG sú teplota kalcinácie 650 stupňov, čas kalcinácie 3 hodiny a koncentrácia kovových iónov 0,07 mol/l;

Mechanizmus spojenia Fe2O3-CuO/rCG Fentonovho systému na odstránenie BTA zahŕňa hlavne adsorpciu a katalytickú degradáciu. Adsorpcia zahŕňa hlavne vypĺňanie dutín, adsorpciu ligandov a vodíkové väzby. V procese katalytickej degradácie sú hlavnými aktívnymi látkami OH a 1O2 a dominantný je 1O2. Redoxný cyklus Fe2+/Fe3+ a Cu+/Cu{10}} urýchľuje tvorbu aktívnych druhov v systéme podobnom Fentonovi.

1. Pripravte nový katalyzátor podobný Fentonu pomocou priemyselného tuhého uhoľného hlušiny (CG) a potom adsorbujte a degradujte benzotriazol (BTA) v odpadovej vode.

2. Špecifický povrch a celkový objem pórov Fe2O3-CuO/rCG sú výrazne zvýšené v porovnaní s CG a Fe2O3 a CuO sú úspešne naplnené.

3. Adsorpčný efekt zahŕňa vyplnenie pórov, vodíkovú väzbu a adsorpciu ligandu. OH a 1O2 sú hlavné aktívne zložky v procese katalytickej degradácie a 1O2 je dominantný.

4. Cu+ podporuje cyklus Fe3+/Fe2+, má synergický efekt a posilňuje H2O2, aby produkoval viac aktívnych foriem kyslíka.

Uhoľná hlušina (CG) je pevný priemyselný odpad vznikajúci pri ťažbe a praní uhlia. Podľa štatistík sa CG mojej krajiny nahromadilo viac ako 7 miliárd ton a naďalej rastie rýchlosťou 280 miliónov ton ročne. V porovnaní s obrovským výstupom CG je efektívnosť využitia CG stále ťažké uspokojiť obrovské potreby liečby. Ak sa s ním nesprávne zaobchádza, spôsobí škody na životnom prostredí, ako sú emisie škodlivých plynov spôsobené samovznietením hlušiny, vstup ťažkých kovov do podzemných vôd a znečistenie vodných plôch spôsobené eróziou dažďovej vody. V súčasnosti metódy využívania zdrojov pre CG zahŕňajú výrobu spaľovacej energie, výrobu stavebných materiálov a extrakciu chemických produktov.

Chemická odpadová voda obsahuje vysoké koncentrácie fenolických látok, polycyklických aromatických uhľovodíkov a dusíkatých heterocyklických zlúčenín (NHC). Medzi nimi majú NHC vyššiu ekotoxicitu ako podobné polycyklické aromatické uhľovodíky kvôli ich vysokej polarite. NHC ako benzotriazol (BTA) majú negatívny vplyv na kvalitu životného prostredia a ľudské zdravie z dôvodu ich toxicity, karcinogenity a mutagenity. V súčasnosti medzi spôsoby spracovania vysokokoncentrovaných žiaruvzdorných toxických zlúčenín patria biologické metódy (bioaugmentácia alebo kombinácia procesov), fyzikálne metódy (technológia adsorpcie, extrakcie a membránového spracovania) a chemické metódy (pokročilý oxidačný proces).

V tomto článku bol CG použitý ako surovina na prípravu Fe2O3-CuO/rCG kalcináciou, kyslým lúhovaním a modifikáciou kovu a bola vykonaná jeho charakterizácia a analýza. Bola študovaná adsorpčná a degradačná účinnosť a mechanizmus systému Fe2O3-CuO/rCG/H2O2 na BTA vo vode.

1) Po modifikácii CG na Fe2O3-CuO/rCG sa špecifická plocha povrchu a celkový objem pórov výrazne zvýšili a adsorpčné miesta sa zvýšili; Fe2O3 a CuO boli úspešne vyplnené v póroch materiálu, čo viedlo k adsorpcii a degradácii BTA.

2) Optimálne podmienky prípravy Fe2O3-CuO/rCG: teplota kalcinácie 650 stupňov, čas kalcinácie 3 hodiny, koncentrácia kovových iónov 0,07 mol/l. Optimálne reakčné podmienky pre degradáciu Fe2O3-CuO/rCG BTA: počiatočná hmotnostná koncentrácia BTA 30 mg/l, dávka Fe2O3-CuO/rCG 2 g/l, koncentrácia H2O2 7 mmol/l, pH 5 ~ 9 môže dosiahnuť dobrý degradačný efekt.

3) Fe2O3-CuO/rCG dokáže dobre odstrániť BTA v prvých dvoch cykloch a miera odstránenia BTA môže po druhom použití stále dosiahnuť 75,15 %; miery odstraňovania TOC v prvých dvoch cykloch boli 87,69 % a 65,64 % a miery odstraňovania TN boli 84,27 % a 48,04 %, v tomto poradí.

4) Existujú dva hlavné mechanizmy na odstraňovanie BTA Fentonovým systémom spojeným s Fe2O3-CuO/rCG: adsorpcia a katalytická degradácia. Adsorpcia zahŕňa najmä vyplnenie medzier, vodíkové väzby a adsorpciu ligandov. Aktívnymi látkami v procese katalytickej degradácie sú ·OH a 1O2 a dominantný je 1O2. Fe2O3-CuO/rCG pripravený v tejto štúdii môže realizovať využitie zdrojov CG a efektívne a lacné čistenie chemickej odpadovej vody obsahujúcej BTA, aby sa dosiahol účel spracovania odpadu s odpadom a premena odpadu na poklad, s nízkym obsahom uhlíka, úsporou energie, vysokou účinnosťou a ochranou životného prostredia.