废水中有机铁系化合物的形成及其资源化应用

1、废水中有机铁系化合物的形成及其资源化应用随着现代工农业飞速发展 , 水体污染越来越严重 ,其中尤以水中重金属和有 机物的污染最为严重 , 其中电镀废水是其中最具有代表性的废水之一。电镀废水 组分复杂 , 重金属离子、阴离子表面活性剂、难降解有机物等多种污染物共存。常规的水处理工艺难以同时、高效地去除多种污染物 , 而且一般会产生二次 污染。本研究利用电镀废水中存在的重金属阳离子和有机物, 通过调控不同量的阴离子表面活性剂和不同的形成 pH值，在电镀废水中原位形成有机层状双金属 氢氧化物（LDH化合物；并利用有机LDH特殊的层间有机相结构来吸附共存的有 机物 , 实现多种污染物的共去除和废水的自

2、净化。试图通过模拟有机LDH和无机LDH竞争形成的机理研究以及有机LDH在不同 pH下形成历程的探讨,验证废水中有机LDH形成的优越性,探讨废水中pH等因素 的调控对促进多元有机LDH的形成、优化其光催化有机污染物性能的贡献和作用 机制。本实验不仅高效地处理处置了电镀废水中的重金属离子和有机物 , 并合成 了在环境污染处理领域具有应用潜力的有机 LDH催化材料。铁离子废水和表面活性废水废水也是常见的水污染废水。 虽然铁对人和动物 毒性很小 , 但水体中铁化合物的浓度为 0.1⁰.3 mg/L 时, 会影响水的 色、嗅、味等感官性状。表面活性废水属于

3、生物难降解物质 , 我国环境标准中把它列为第二类污染物 质。本研究中用沉淀法合成铁离子和十二烷基苯磺酸钠络合物并对其芬顿效果和 机理研究 , 探讨了铁离子废水和表面活性废水络合形成芬顿试剂的可能性。其具体结果如下：一.电镀废水中原位形成有机LDH以及光催化和热催化应 用本实验通过在电镀废水中原位合成有机 LDH充分利用电镀废水中高含量的各 种重金属离子，加入模拟洗涤废水（十二烷基苯磺酸钠 SDBS通过共沉淀法合成多元有机LDH并通过X射线衍射（XRD、元素分析（EA）等方法对产物进行结 构表征。最后考察LDH产品对染料分子（刚果红）光催化降解效果和有机LDH的煅烧 产物C-LDO对NO的选择性

4、催化还原效果。实验结果证实：利用废水中的重金属离 子能原位合成多元有机LDHs,并且对废水中的重金属离子有很高的去除率。在某些情况下，重金属的去除率基本可以达到99鸠上,对废水中TOC的去除 率可达91%在可见光下,有机LDH对刚果红具有良好的光催化降解效果,而且有 机LDH的光催化效果比无机LDH的光催化效果更好。C-LDO对NO的选择性催化还原也具有很好的效果。效果最好的催化剂在300C 基本能够完全启活,且其在400C时NC最大去除量达到2.8 mmol/g。二.有机和无机LDH竞争形成的机理研究通过调控不同 pH值分别形成有机LDH和无机LDH探讨它们形成的历程和机理,验证了有机LDH

5、比无机LDH在更低 pH值下能够开始形成，有机LDH比无机LDH更容易形成。推测了在调控不同的pH 值形成有机LDH时,形成的有机LDH的层间距，电荷密度和结构的变化情况。随着pH值的增加，二价金属离子含量增加，电荷密度减小，层间有机阴离子 含量减少 , 层间被拉开 , 层间距增加。三 . 有机铁系络合物的形成及其芬顿反应性 能通过沉淀法在常温下合成铁离子和十二烷基苯磺酸根的络合物Fe<sup>2+v/sup>/Fe<sup>3+v/sup>-DBS,并通过 XRD,FT-IR,等方法对其进行结 构表征 , 表明成功通过此种简单快速的方法合成了Fe<s

6、up>2+v/sup>/Fe<sup>3+v/sup>-DBS 络合物。Fe<sup>2+v/sup>-DBS络合物对甲基橙多次芬顿都具有很好的降解效果,而 对双酚A失去多次芬顿效果。Fe<sup>3+v/sup>-DBS络合物对甲基橙具有一定的 芬顿降解效果，但是其效果比Fe<sup>2+v/sup>-DBS络合物的效果偏差,而对双 酚A仍然有多次芬顿效果，双氧水的加入量对其降解效果影响不大，但是 Fe<sup>3+v/sup>-DBS络合物加入量会影响它的多次芬顿效果。Fe<sup>2+v/sup>-DBS络合物和Fe<sup>3+v/sup>-DBS络合物具有多次循环 芬顿效果的根本原因是Fe<sup>2+v/sup>-DBS络合物的氧化物和Fe<sup>3+v/sup>-DBS络合物的氧化还原电位得到改变使得它能够在芬顿过程 中的氧化和还原过程都能循环进行。 从热力学上说是因为它