环境工程印染废水毕业设计外文翻译

1、 毕业论文：外文翻译 学生姓名：谢华强 定稿时间：2016-04-12毕业论文（设计）外文翻译题目1：催化法处理合成染料废水:化学需氧量及色度的去除题目2：上流式流化床中以Fe()/-Al2O3作为催化剂的光芬顿法降解含有酞菁染料的纺织工业废水学 院：环境科学与工程专 业：环境工程班 级：学 号：学生姓名：指导教师： 二一六 年 五 月 毕业论文：外文翻译 学生姓名：谢华强 定稿时间：2016-04-12外文翻译一：催化法处理合成染料废水:化学需氧量及色度的去除作者：Pradeep Kumar,Ruchika Agnihotri,Monoj Kumar Mondal国籍：印度出处：环境化学工程

2、学报(Journal of Environmental Chemical Engineering)摘 要：目前的研究集中在利用催化热分解法预处理含有活性红74染料的合成废水，去除效果由COD和色度来表征。本研究中所用的催化剂包括CuSO4·5H2O，CuO，MgSO4·7H2O，FeCl3，CaCl2和FeSO4·7H2O。分别在不同的pH值、温度、反应时间、催化剂用量、染料初始浓度和催化剂种类下进行了实验研究。结果表明，向含有初始浓度为100mg/L合成染料的废水中投加4g/L的CuSO4·5H2O催化剂，在(60±2)及pH为11的条件下反

3、应90min，可使COD去除率达95%，色度去除率为68%。同时发现该化学反应动力遵循一级动力学，废水的初始pH对沉淀过程和色度的去除等有明显的影响。其次可以回收利用处理过的含铜废水与新鲜的催化剂一起使用，从而降低催化剂的使用量。关键词：废水 活性红74染料 化学需氧量去除 脱色引言活性染料废水超标排放，甚至形成了废水流，已经成为纺织行业的严峻问题之一。尽管有严格的法律控制，染色过程仍有10%-15%的染料1,2被排放，导致产生大量的工业废水，因此，寻找合适的染料废水处理技术变得极为重要3。纤维活性染料的固定率一般在60-90%之间，这远远低于任何其他品种的染料，可以很轻易地在废水中找到大量流

4、失的该种染料。吸附法可以有效去除纺织废水中的染料，但是对于活性染料的吸附作用不大，因此可以寻找像芬顿、臭氧氧化、光化学法及NaClO氧化的化学处理方法,但是这些方法受到了成本高及产生毒性副产物的限制。生物处理法对染料的去除率差，膜处理法又只能对那些不溶于水的染料有效。催化热解法具有便宜、便捷的优点，可以作为吸附处理的热分解预处理，以降低吸附工艺的负荷。最近已有工作者对棉纺织厂废水4-7、制浆造纸废水8及酒精废水9进行热解处理。其中对棉纺织厂印染废水COD及色度去除4的研究表明，在溶液pH为8以及CuSO4催化剂投加量为5kg/m3的条件下COD及色度的最大去除率可以分别达到66.85%、71.

5、4%。催化热处理通常被称为催化热分解，是在催化剂的作用下利用热量将一种物质分解成其他物质的化学变化过程，主要优点在于只需要合适的较低温度和压力来完成反应。根据染料的用途对染料颜色指数进行系统命名，对于相同颜色指数的染料，不同生产商使用的化学成分可能会不相同10,11。含有反应红74的模型染料通常被命名为反应性粉红MB,它是一种具有特殊结构的氯代二甲胺四环素，这种染料可以通过亲核取代及水解与纤维发生反应12-15，它主要是由拉斯维加斯的地毯制造业产生，对当地的水污染有不可推卸的责任。目前的研究主要集中在运用催化热分解的方法预处理染料废水，使废水的一些特征参数如COD、色度及浓度降低。本研究以含有

6、人工合成的活性红染料74的废水作为研究对象。材料与方法材料：综合废水样品取自印度艾哈迈达巴德工业区的冷品牌活性红MB染料废水（活性红74），其物理性质见表1.表一：活性粉蓝染料的物理性质性能描述名称活性红74物理状态粉状颜色粉红气味无味pH范围4.5-6.5密度600-800kg/m3水溶性>100g/L（25）用蒸馏水将样品稀释成不同的浓度，用作催化剂和COD测定的化学试剂都是属于分析纯，五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）和氧化铜（CuO）的采购是来自印度孟买的精细化工有限公司，七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）、三氯化铁（FeCl3）、氯化钙（CaCl2）、七水硫

7、酸亚铁（FeSO4·7H2O）、重铬酸钾（K2Cr2O7）、硫酸银（Ag2SO4）、硫酸汞（HgSO4）、水合硫酸铝（Al2(SO4)3·nH2O)、盐酸和氢氧化钠都是来自印度的赛默飞世尔科技有限公司。用于实验的催化剂的物理化学性质见表2.表2：催化剂的物理化学性质催化剂外观纯度（%）纯度的衡量酸性（pKa）密度（g/cm3）熔点（）溶解度（g/100ml）CuSO4。5H2O蓝色晶体粉末>98质量分数3.54.53.603150203.3MgSO4.7H2O白色结晶粉末98.00质量分数-1.6815071.0CuO黑色到棕色粉末99.70质量分数-6.315132

8、6-FeCl3光透过呈紫红色98.60质量分数-2.89830692.0CaCl2白粒98.49质量分数8-92.1577274.5FeSO4.7H2O蓝绿色晶体99.99质量分数3-51.8986448.6分析方法：用HANNA分光光度计（Model HI 83099 COD，Singapore）测定水样的色度，COD的测定采用常规的硫酸亚铁铵滴定法，然后用标准曲线（吸光度与浓度的关系）计算COD浓度。用红外分光光度计（Nicolet 5700热电子）测定染料和残渣的红外光谱，并且记录其频率的读数或者在用KBr压片时4000cm-1到5000cm-1的波段数。立式冷凝器热水冷凝水热电偶与温度

9、控制器磁力搅拌器样品采集玻璃反应器（300ml）加热板 图1：催化热解过程的照片实验程序 实验在500mL 的三颈玻璃瓶反应器中进行（图1），反应温度高于环境温度，废水中染料浓度为100mg/L，废水的特征参数见表三。表3：废水的初步表征参数值pH6.4色度530PCUCOD120mg/L浊度0电导率0.495ms/cm浓度100mg/LTDS0.251PPt 向反应器中加入300mL的综合废水，然后用HCl及NaOH调节pH值，并且添加适量催化剂。在三颈反应器的一个颈上安装好温度计，用于记录温度的变化，然后用磁力加热搅拌器将废水升温到所需要的温度值，结果表明水温从室温升高到60±2

10、大概需要5min。实验时在反应器中间的颈上连接一根立式冷凝管以减少加热过程中水分的蒸发。达到所需温度的时间就是加热时间（th），然后继续从零计时加热，在60±2下再加热90min。在实验期间，要周期性地取出50mL水样测定其COD、色度和pH值。本实验研究了pH值、温度、反应时间、催化剂用量、染料初始浓度以及不同的催化剂对实验的影响。结果与讨论pH的影响为研究实验的初始pH值对合成染料废水COD和色度的去除影响，调节废水pH在212之间的不同梯度，分别在初始温度为60±2，CuSO4催化剂的投加量为2g/L的条件下反应90min。每次实验后，将一部分废水进行过滤，并且测定滤

11、液的COD及色度，其结果如图2所示。结果表明，当初始pH从6变到9时对COD的去除率提高很小，pH值在10-11之间时COD去除率提高最快，pH在11-12之间时COD的去除率会减少。在每一个特定pH值条件下，对色度的去除率进行估算。当pH值为11时硫酸铜对染料的沉淀效果最好，COD的最大去除率大约为73.33%，色度的去除率为52.93%。活性染料染色pH值通常在11-12之间，因此，染料废水的碱度很大16,17。pH对染料颜色的影响又很大，当pH超过6.4的时候，染料的颜色更趋向于红色而不是粉色，因此染料颜色会变得更深。类似的，活性红2和活性红4染料的颜色也会因为化学氧化反应而发生变化18

12、，当染料刚开始发生水解时为一个pH，在有NaOH存在时pH会持续上升到更高值从而影响颜色的变化。水解反应不利活性染料的染色13，在反应最后对pH值进行了测定，发现所有情况下pH都会有所下降，这可能是由于在催化水解过程中释放了氢离子到溶液中从而导致pH降低。对合成染料废水的pH进行调节可以提高COD和色度的去除率，当pH在10-12之间时其去除率可以提高10%。pH 图2：催化热解法处理含有粉红MB染料的合成印染废水时初始pH对COD和色度去除率的影响（初始浓度：100 mg/L；温度：60±2；时间：90分钟；催化剂（硫酸铜）投加量：2g/L）催化剂投加量的影响 图3显示了染料废水在

13、pH为11、温度为60±2的条件下反应90min，催化剂投加量对废水COD和色度去除率的影响。当催化剂剂量从1g/L增加到4g/L时会使COD的去除率增加很大，色度的去除率也是沿着一条平滑曲线上升到最大值。随着催化剂的量进一步从4g/L增至10g/L，COD和色度的去除率不像之前那样持续增加。因此催化剂的投加量为4g/L时可能是给定操作条件下的最佳剂量，此时COD及色度拥有最大去除率，分别为95%、67.59%。有观点表明当催化剂投加过量时会产生其他对氢氧离子产生竞争的副反应，可能会形成氢氧化铜使废水中缺乏羟基自由基，从而影响废水COD及色度的去除，在这个阶段可能只观察到在存在催化剂

14、提供的金属离子时由于染料溶解度减少而去除的部分染料。当出水中存在一定浓度活跃的Cu2+时，最多可以使出水COD和色度的去除率达到92%和65%，因此添加硫酸铜超过4g/L时并不会提高化学需氧量的去除率。有报道称有机化合物WO会发生自由基成链反应19-21，根据这一机制，可利用催化剂诱导产生自由基，从而增加了水样化学需氧量的去除率。同时，该催化剂也能阻止自由基的产生，因为催化剂投加量增加会使自由基的被破坏率增加。 因此铜离子浓度超过临界值会使COD的去除率降低，类似的结果也已经被其他研究人员证实过22,23。当硫酸铜浓度在2-4g/L时会使COD的去除率增加，可能是因为此时自由基产生速率比消耗速

15、率要快。COD去除率色度去除率催化剂用量（g/L）图3：催化剂用量对催化热解法去除含有MB活性染料废水的COD和色度的影响（初始浓度：100 mg/L；温度：60±2；时间：90分钟；pH值：11；催化剂为硫酸铜）温度影响 研究表明在反应温度为60-90之间时均相催化剂的活性很强。本实验保持催化剂剂量为4g/L，pH为11，在60-90之间的不同温度分别反应90min，观察并估算各温度对COD及色度去除率的影响。结果表明反应温度越接近沸点形成的沉淀越少，在温度为60时沉淀效果最好，此时色度和COD去除率分别为67.59%、95%。图4显示了不同温度下COD及色度的去除率值，这证明了低

16、温活性染料染色的最佳温度也是其去除率最佳的温度15。对于染料的催化还原的最大活性是理想的。温度（）图4：温度对催化热解法去除含有MB活性染料废水的COD和色度的影响（初始浓度：100 mg/L；时间：90分钟；初始pH值：11；催化剂投加量（硫酸铜）：4g/L）反应时间影响为研究反应时间对染料去除的影响，图5显示了在0-3h内不同时间点对COD和色度去除率的变化。在加热过程中可以明显观察到COD和色度被去除，从零时刻开始在这个持续加热过程中色度和COD最终剩余别为25.57%、14.2%。在3h内平均每隔30min取样测定一次，反应的其他参数保持不变。结果表明在反应90分钟时COD的去除率最大

17、，并且所有的取样时间间隔内色度的去除率大致保持不变。最终化学需氧量去除率可达91%、色度去除率为71%。在反应90min后，化学需氧量去除率会逐渐下降最终趋于稳定。可能是在反应过程中释放出的H+导致，因为在反应结束后很明显发现pH在4-5.5范围内。低的pH值可以使铜离子形成的复杂化合物发生溶解，染料重新回到溶液中。在活性染料中存在的有机化合物与其他对COD有贡献的有机化合物相比较，同样在反应过程中pH改变会对COD的去除率产生影响，在pH发生变化时去除率也会随之减小。图2的实验已经表明反应过程中溶液pH会从12降到6，并且pH值在前30分钟就已经降到其最终值，其余时间基本保持不变。时间（mi

18、n）图5：时间对催化热解法去除含有MB活性染料废水的COD和色度的影响（初始浓度：100 mg/L；温度：60±2；初始pH值：11；催化剂（硫酸铜）投加量：4g/L）不同催化剂的影响研究所用的化学催化剂包括CuSO4·5H2O，MgSO4·7H2O, CuO, FeCl3, CaCl2和FeSO4·7H2O。所有反应的其他条件均保持相同，pH=11；催化剂剂量4g/L；温度为60±2；初始染料浓度为100 mg/L；反应时间为90min。如图6所示，CuSO4.5H2O的催化效果最好，COD和色度的最大去除率分别达到91.67%和67.59%

19、。而对于MgSO4·7H2O, CuO, FeCl3, CaCl2和FeSO4·7H2O，化学需氧量的去除率分别只能达到56.67%, 50%, 33.33%, 31.67%和31.67%。但是最奇怪的是FeCl3对色度的去除率是负值，这可能是由于FeCl3本身的深棕色与溶液的颜色相同造成的。在以FeCl3为催化剂时，整个反应过程中色度是不变的。硫酸铜的处理效果较好可以归因于金属铜离子独特的属性和相关络合物催化亲核取代反应的发生。在常规的pH条件下，铜离子也对水解产生的三嗪组有很强的亲和力从而形成化合物12。去除率（%）色度去除率COD去除率图6：不同催化剂对催化热解法去除

20、含有MB活性染料废水的COD和色度的影响（初始浓度：100 mg/L；温度：60±2；反应时间：90min；初始pH值：11；催化剂用用量：4g/L）最终的pH变化在所有的研究中废水最终pH的变化是最奇怪的（图7）。反应过程中，大多会从最初的pH变化到最后的4.6-5.2范围内，然而当初始pH为12和2，CuSO4.5H2O投加量为2g/L，在60±2的条件下反应90min，在这个过程中pH似乎根本没有变化。在改变催化剂投加量的实验中，当初始pH为11，硫酸铜投加量为1g/L时，最终的pH除个别为10.01外，其余的都在4.0-5.1范围内；当温度从60增加到90，最终的p

21、H也会从5.2降低到4；在改变废水中染料初始浓度的情况下，所有记录都表明最终的pH都会接近于5；当废水初始pH值为11，催化剂用量为4 g/L，反应温度为60±2时，对于以MgSO4.7H2O，CuO，FeCl3，CaCl2和FeSO4.7H2O作为催化剂时，废水最终pH分别为9.6，10，1.3，10和 2.8。图7：用催化热解法处理含有MB活性染料废水时初始pH对最终pH的影响（初始浓度：100 mg/L；温度：60±2；反应时间：1.5h；催化剂用用量（硫酸铜）：2g/L）动力学研究为了得出在pH=11，硫酸铜为催化剂，染料废水初始浓度为100mg/L，反应温度为60

22、±2时的反应动力学示意图，可以用简单的幂函数方程（1）来表示该反应动力学，对方程（1）进行积分可以得到积分方程（2）。 (1) (2)用一阶动力学方程表示的化学需氧量去除见图8，进一步证实了两步反应机理24，这种机理是反应常数会随着反应进程而改变，但是整个反应的对应关系式不会改变。Dage等人25报道了用催化热解法处理综合废水的一级动力学方程。考虑到发生热解过程中的其他化学反应现象，如存在金属离子及相关物质引发的水解反应时，会进一步复杂催化水解反应，这些反应可以使染料最终以沉淀的形式去除12。过滤出水中含有过量铜离子一直是亟待解决的问题26，可以通过出水循环进入催化系统从而减少铜离子

23、排放。这是将染料废水与纺织行业中其他工序产生的废水分开后进行的集中预处理。因此，在经过预处理后最终出水中铜的含量是很少的，可以达到允许的排放浓度。时间（min）图8：催化热解法处理含有MB活性染料废水的一级动力学（初始COD：240mg/L；初始浓度：100mg/L；温度：60±2；反应时间：90min；初始pH：11；催化剂用用量（硫酸铜）：4g/L）红外光谱表征红外光谱对活性红74染料的分析证明或多或少存在相关联替补的三嗪结构，通过文献比较得知大多数光谱的波峰类似三嗪红外光谱27。在1539.25cm-1的波段是由于三嗪环系统环平面内振动造成，同样在1492.95cm-1波段处也

24、进一步证明了这一观点。二氯取代的三嗪环的波段明显出现在854.49cm-1处，所有这些结构都是稳定的，是由炭氯结构的伸缩造成的。二氯三嗪的一级和二级胺组内部变形振动落在范围为1639.34cm-11612.9cm-1的波段内。在图9（a）中有一小段胺的波段出现，大约在819.67cm-1波段处。目前的文献定义了残留曲线红外光谱谱带的某些理论（图9B）。在787.4cm-1波段可能存在平面三嗪环振羟基取代基，这表明热解过程中染料的三嗪部分发生了水解。3400cm-1波段是由自由或者协调存在的羟基组组成28，在1085.96cm-1波段很可能是金属的氧化物。剩下的波段都不存在三嗪环，说明存在铜离子

25、。硫酸盐的波段大约在1124cm-1处，这些可能由形成的硫酸盐沉淀造成的。图9：（a）活性红74染料的红外光谱；（b）染料经过干燥热解后残渣的红外光谱结论目前集中研究对含有活性红MB染料的综合染料废水化学需氧量及色度去除率的影响因素，采用方法是以均匀过渡金属组成的催化剂进行催化热解。结果表明CuSO4的催化剂效果最好，在废水pH为11、初始染料浓度为100mg/L、催化剂投加量为4g/L、温度为60±2的条件下反应90min，可以使化学需氧量和色度的去除率最大，分别为95%、67.59%。其次活性红MB染料的颜色会因为pH的变化而变化，当pH小于6时呈粉红色，pH大于6时会转变成深红

26、色。在催化剂投加量改变的情况下，溶液最终的pH都是在4-5.5的范围内。沉淀物的形成表明存在铜的配合物，硫酸铜作为催化剂时，当废水升温到60±2就会有沉淀产生，并且在pH为11时沉淀完全，此时过滤效果最好，否则，溶液中存在细小的悬浮物会影响色度和吸光度的测定。当初始溶液为碱性时，90%的染料会在90min内被水解去除，但是铜离子的存在意味着会催化OH-发生亲核取代反应，铜离子附着在染料中的三嗪环比较活跃的部位，并且催化取代OH离子。之后铜离子将会和染料发生配合反应形成沉淀，在常规的pH条件下很容易实现固液分离，但是当pH为接近2 时沉淀会发生溶解。研究发现每300ml废水溶液反应后会

27、得到15mg到18mg的沉淀物。利益冲突 作者不存在利益冲突鸣谢作者要感谢印度技术学院（贝拿勒斯印度教大学），提供了所有必要条件以保证工作的顺利进行。参考文献：1 G. Crini,Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: a review,Bioresour. Technol. 97 (2006) 10611085.2 N. Daneshvar, A. Oladegaragoze, N. Djafarzadeh, Decolorization of basic dye solutions by electrocoagulati

28、on: an investigation of the effect of operational parameters, J. Hazard. Mater. 129 (2006) 116122.3 C.O. Neill, F.R. Hawkes, D.L. Hawkes, N.D. Lourenco, H.M. Pinheiro, W. Delee, Color in textile effluents sources, measurement, discharge consents and simulation: a review, J. Chem. Technol. Biotechnol

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41、1959) 37563762.28 R.M. Silverstein, F.X. Webster, Spectrophotometric Identification of Organic Compound, John Wiley & Sons, 1998 ISBN: 9971514079.17外文翻译之二：升流式流化床中以Fe()/-Al2O3为催化剂的光芬顿法降解含有酞菁染料的纺织工业废水作者：Hsuhui Cheng,Shihjie Chou,Shiaoshing Chen,Chiajen Yu出处：环境科学杂志（Journal of Environmental Sciences

42、）摘 要：采用浸渍法从含有氧化铝（Al2O3）和二价铁（FeSO4）的混合液中制取Fe(II)/-Al2O3催化剂，并在装有紫外光的升流式流化床中对含有酞菁染料的废水进行光芬顿催化降解。XRD，ESCA，BET，EDS和SEM对催化剂的特征分析表明Fe2+复合在了-Al2O3载体上。通过控制不同的反应参数，比如催化剂的活性、用量以及溶液的pH对酞菁染料脱色进行了评估。结果表明，在紫外照射和非均相芬顿系统中，当Fe(II)/-Al2O3催化剂的质量百分比为20%，投加量为60g/L时可以得到最大脱色率（大于95%）。随着废水pH值降低，酞菁染料的去除率增加，并且pH为3.5时达到最大值。回收的催

43、化剂能够重复使用三次，而且处理效率不会显著下降，这证明了该催化剂具有稳定性和可重复性。关键词：Fe(II)/-Al2O3催化剂 酞菁染料 流化引言酞菁染料（PC）是印刷、纺织、涂料和计算机行业最常用的蓝色或蓝绿色的合成染料，在结构上是属于卟啉类的杂环有机化合物，从而增加了污水的处理难度。印刷行业的废水通常含有高浓度的有机和无机化合物，主要特征是色度大、需氧量高、pH高、含有大量的悬浮物以及可生化性低（Liu et al., 2006）。目前，印染废水常用的处理方法包括混凝，膜过滤，活性炭吸附(Harrelkasa et al., 2009)，然而这些方法只是将污染物从废水转移到污泥中，问题没有

44、得到根本解决。最近，高级氧化法（AOPs）在工业废水处理中的应用逐渐增加，其中一个重要的高级氧化法就是Fe2+/H2O2/UV系统产生羟基自由基对有机物进行氧化降解，亚铁离子在该系统中起着催化作用。Fe2+作为均相催化剂，·OH的产生以及还原性Fe2+的的再生可以用以下两个方程（1）、（2）表达：Fe2+H2O2 hv·OH+OH-+Fe3+ （1）Fe3+H2O2 hvHO2·+H+Fe2+ （2） 尽管用芬顿法处理难降解的废水似乎很有前景，但是通常添加的均相催化剂Fe2+很难在整个反应过程中稳定存在。为了使污染物完全降解就必须添加足够多的催化剂，这势必会产生大

45、量的氢氧化铁污泥(Hsueh et al., 2006; Rajeshwari et al., 2010)，这一缺点限制了均相光芬顿法在污水处理中的应用。为了解决这些问题，研究人员提出了非均相光芬顿催化剂。已经有报道各种非均相的光芬顿催化剂，比如沸石(Rios-Enriquez et al., 2004; Rajeshwari et al., 2010)，Naflon膜或者Naflon托盘，(Fernandez et al.,1999),聚乙稀共聚物(Dhananjeyan et al., 2001)和石英(Li et al., 2004)。活性氧化铝负载的氧化铁复合材料（Fe/-Al2O3）

46、已被认为是一种高效有前景的非均相芬顿催化降解系统(Pezhman et al., 2010)。特别地，Fe(II)/-Al2O3与过氧化氢反应生成羟基自由基，可以帮助降解酞菁染料（方程3），Fe（II）/-Al2O3稳定产生OH2·的基本原理见方程4。 UV·OH+OH-+Fe()/-Al2O3 （3） Fe(II)/-Al2O3+H2O2Fe()/-Al2O3 +H2O2 UVHO2·+H+Fe(II)/-Al2O3 （4） 虽然已有报道非均相光芬顿工艺对于处理工业染料废水效果明显，但是还没有研究运用升流式流化床处理含酞菁染料的印染废水的处理效果。在这篇文章中，

47、以采用浸渍法制备的具有活性的Fe(II)/-Al2O3作为非均相催化剂，这是一种很经济的催化剂，而且已经在台湾的工业废水处理中得到广泛使用。与此同时，本实验还研究了紫外光芬顿法对上流式流化床系统中的酞菁染料废水的降解效果，并且对其影响参数进行表征，如催化剂的活性、剂量和溶液的pH。此外，对Fe(II)/-Al2O3进行了循环使用以探究该催化剂的耐久性。1、材料和方法1.1 试剂酞菁染料是从美国的奥德里奇购买的纯度大于99%的酞菁蓝。用来调节溶液pH的氢氧化钠和硫酸从台湾的联合化工厂有限公司购买获得。用于制备催化剂的乙醇（95%，V/V）是从台湾烟草和酒类公司获得。蒸馏水被用来制备水溶液。Al2

48、O3的购买来自台湾默克，FeSO4·7H2O购买来自yakuri纯化学品有限公司。1.2 Fe(II)/-Al2O3的制备向1L的乙醇水（60:40，V/V）溶液中分别加入50g氧化铝和占固体粉末重量分数为15%,20%,25%,30%的硫酸铁（相应的硫酸铁粉质量分别为8.83，12.5，16.67，和21.43克），然后采用浸渍法即可从混合液中合成黄棕色的Fe(II)/-Al2O3粉末。悬浮液在室温下连续搅拌4小时，然后将溶液过滤收集到Fe2+负载的Al2O3催化剂。用蒸馏水反复冲洗经过滤得到的固体以除去附着于氧化铝表面的游离盐。最后，将洗净的Fe(II)/-Al2O3催化剂置于1

49、05的干燥器中干燥12小时，高温干燥后冷却至室温，就得到了Fe(II)/-Al2O3催化剂。用化学分析电子光谱仪对该催化剂的化学成分进行测定(ESCA; VG Scientific ESCALAB 250)，用X射线衍射分析了催化剂的晶体结构(XRD, Rigaku DMAX 2200VK)，X-射线衍射分析测定得到的波峰数据都与粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)的数据进行了比较。用连接EDS（能量色散X射线光谱仪）的扫描电子显微镜(SEM, Hitachi S-4800)对Fe(II)/-Al2O3进行了图表分析。利用晶体分析仪ASAP 2020对氮气的吸附与脱附过程的测定从而确定样品的比

50、表面积。1.3 实验装置升流式流化床系统见图1，它是由0.5cm厚的玻璃纤维塑料制造而成的高400mm，直径为25mm大小的容器。反应器的四周共布置了6根灯管，紫外灯是波长为254纳米的杀菌灯(Sankyo Denki Co., Ltd.)。调节Hach DR 4000紫外分光光度计在波长为750nm时定期测定溶液的吸光度，从而确定光芬顿法对溶液中酞菁染料的降解速率。该实验是在室温下进行的，设定的圆柱形反应器中Fe(II)/-Al2O3的初始浓度依次为30、60、80、90g/L，进水pH值分别调整为2，3.5，3，和4。曝气量为氧气含量占40%，氮气曝气速率为100ml/min，以保证酞菁染

51、料在废水中呈悬浮状态并且为流化床氧化系统提供氧气。2、结果和讨论2.1 Fe(II)/-Al2O3催化剂表征表1展示了用硫酸铁和-Al2O3制备的催化剂所具有的表面积和铁/铝重量比之间的关系。结果表明，当Fe(II)/-Al2O3中铁的重量分数为20%时催化剂中铁的含量最高，为3.02%，随着Fe(II)/-Al2O3重量比的增加催化剂的表面积逐渐减小。图2显示了铁的重量分数为20%时的EDS和SEM分析图像，扫描电镜（SEM）分析表明具有原始活性的氧化铝晶体的形状是不规则的，而且这些颗粒的平均直径大约在100mm。X射线衍射（XRD）对-Al2O3和铁的重量分数为0.2的Fe(II)/-Al

52、2O3的分析图像见图3，从两者的X射线衍射图像波的宽度和波峰来看，两种材料在自然条件下是以结晶的形式存在。特征层间距引起的反射值（440）和（400）面为Al2O3尖晶石晶格(JCPDS File No. 29-63) (Parida andAmaresh, 2010)，在（111）处呈现出散开的小波峰，这可能是二价的铁氧化物（比如FeO）的存在导致的。因此，从XRD的分析来看，我们确认氧化铝属于相，铁是掺杂到相氧化铝（-Al2O3）中的。Fe(II)/-Al2O3元素（原子%）比表面积（m2/g）FeAlO15wt%1.1327.9058.04113.1220wt%3.0230.0859.2

53、8100.6625wt%2.9127.8662.2795.1430wt%2.9737.9749.7399.29表1：Fe(II)/-Al2O3的比表面积和元素分析元素重量（%）原子（%）O48.6859.28Al42.6530.8Fe8.673.02图2：EDS对重量比为0.2的Fe(II)/-Al2O3的光谱分析图3：XRD对-Al2O3和0.20Fe(II)/-Al2O3的分析图像 图4 为Fe 2p、Al 2p及O 1s的化学分析电子光谱图（ESCA），Fe(II)/-Al2O3的光谱特点是，Fe 2p3/2波峰的出现位置大约在710.9 eV处，Al 2p3/2的波峰出现位置在74 e

54、V处，这表明存在二价铁和三价铝的氧化物。Mcintyre and Zetaruk (1997)也报道了相似的结果，他们表示匀整的FeO和Al2O3的结合能分别为709电子伏特和75电子伏特。此外，Fe 2p3/2的结合能趋向于高值，Al 2p3/2的结合能趋向于低值，这就表现出了金属间强烈的相互作用力，这种强烈的相互作用力可能是因为电子从Fe2+转移到Al3+造成，此外还观察到在710eV处会有氧化态的三价铁的一个小肩峰值出现。O 1s的结合能为529 eV，因而可以在Al2O3晶体中积累形成O2-。图4：ESCA对重量比为0.2的Fe(II)/-Al2O3催化剂光谱分析图通过批量试验，找到了制取催化剂时铁、铝的最佳重量配比。图5（a）显示了Fe(II)/-Al2O3催化剂中铁含量对光催化降解PCs的影响。实验条件为PCs的初始浓度为10g/L，溶液pH为3.5，催化剂的质量浓度为1g/L。从图示可明显看出当Fe(II)/-Al2O3中铁的含量从15%增加到20%的过程中，PCs的降解率也随之增加；当铁含量增加到25%和30%的过程中，PCs的去除率会随之降低。上述结果表明，在本次试验中最佳的Fe(II)/-Al2O3重量比值为0.2。图5（b）表示了lnC/C0随时间的变化趋势