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微波促进含铬矿物催化氧化甲基橙的研究

刘作华

   矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础之一,我国当前正处于发展时期,采矿尤为重要。然而,矿产开发所带来的环境污染也日益受到人们的关注。因此,对采矿废弃物和污染物进行适当、有效的资源化利用,是推动采矿工程可持续发展的重要途径之一。本论文以含铬矿物为催化剂,采用高级氧化技术,并结合微波促进手段,开展偶氮染料废水治理的研究,以达到综合利用含铬矿物、以废治废的目的,为环境保护提供新方法和新途径。 甲基橙是典型的偶氮结构化合物,本论文以甲基橙溶液为偶氮染料模拟废水,探索性地开展了以下三个方面的工作:(1)为探索微波对H2O2分解产生·OH的促进作用,实验研究了微波-H2O2体系降解低浓度甲基橙溶液的可行性。(2)为提高Fenton法产生·OH的效率,实验采用微波作为促进手段。本文首次研究了微波-Fenton法处理甲基橙溶液的动力学行为,并实验对比研究了Fenton法、加热-Fenton法、超声波-Fenton法处理甲基橙溶液的不同效果。(3)含铬废水、含铬废渣是一类毒性强的重金属废物,其治理和资源化综合利用一直是人们关注的问题。同时,一些偶氮染料废水中也存在铬离子。从实现循环经济的思想出发,论文首次以Cr~(3+)、Cr~(6+)、铬渣等含铬矿物代替Fe~(2+)作为催化剂,分别与H2_O_2形成类Fenton试剂,研究了微波促进含铬矿物催化氧化处理甲基橙溶液的可行性及脱色降解机理。 通过对微波催化氧化甲基橙溶液的实验研究和理论分析,本论文获得如下研究 结果: (1)微波或H_2O_2单独作用于甲基橙溶液时,不能有效地将其降解脱色。微波促进H2O2产生·OH而能更有效地降解甲基橙,这是微波热效应和非热效应共同作用的结果。微波促进手段具有高效、省时、节能、矿化度高等优点,具有理论研究意义和广阔的应用前景。 (2)在低浓度下,微波促进H_2O_2降解甲基橙溶液的反应呈一级反应特征,其动力学方程为lnC/[C] = -2.473t-2.738。甲基橙溶液pH值<3.1时,甲基橙溶液的脱色率近100%;而甲基橙溶液pH值>3.1时,不利于甲基橙降解反应的进行。然而,微波-H2O2法处理高浓度甲基橙溶液时,甲基橙溶液的COD去除率低,需采用催化氧化法。 (3)微波-Fenton法较Fenton法、加热Fenton法、超声波-Fenton法有更高的降解有机物效率和H2O2利用率。利用微波和直接加热两种方法提高了甲基橙溶液温度,能加速溶液脱色和COD去除。微波-Fenton法能扩大甲基橙溶液的pH值适用范围。……   
[关键词]:微波;含铬矿物;催化氧化;偶氮染料废水;甲基橙
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2005年