Introduktion til resultater
Ved at bruge kulgang (CG) som råmateriale blev jern-kobber-modificeret kulgang (Fe2O3-CuO/rCG) fremstillet ved kalcinering, syreudvaskning og metalmodifikation. Morfologien og strukturen af Fe2O3-CuO/rCG blev karakteriseret og analyseret, og nedbrydningseffektiviteten og mekanismen af Fe2O3-CuO/rCG/H2O2-systemet på det vanskeligt nedbrydelige nitrogen heterocykliske organiske forurenende stof benzotriazol (BTA) blev undersøgt.
Resultaterne viser, at det specifikke overfladeareal og det samlede porevolumen af Fe2O3-CuO/rCG steg signifikant efter modifikation, og Fe2O3 og CuO blev med succes fyldt i materialets porer;
De optimale fremstillingsbetingelser for Fe2O3-CuO/rCG er kalcineringstemperatur på 650 grader, kalcineringstid på 3 timer og metalion-belastningskoncentration på 0,07 mol/L;
Mekanismen for Fe2O3-CuO/rCG-kobling af Fenton-lignende system til fjernelse af BTA omfatter hovedsageligt adsorption og katalytisk nedbrydning. Adsorptionen omfatter hovedsageligt hulrumsfyldning, ligandadsorption og hydrogenbinding. I den katalytiske nedbrydningsproces er OH og 1O2 de vigtigste aktive arter, og 1O2 er dominerende. Redoxcyklussen af Fe2+/Fe3+ og Cu+/Cu2+ fremskynder genereringen af aktive arter i det Fenton-lignende system.
Innovativ udvikling
1. Forbered en ny Fenton-lignende katalysator ved hjælp af industrielt fast affaldskulgang (CG), og adsorbér og nedbryd derefter benzotriazol (BTA) i spildevand.
2. Det specifikke overfladeareal og det totale porevolumen af Fe2O3-CuO/rCG er signifikant forøget sammenlignet med CG, og Fe2O3 og CuO er succesfuldt indlæst.
3. Adsorptionseffekten inkluderer porefyldning, hydrogenbinding og ligandadsorption. OH og 1O2 er de vigtigste aktive arter i den katalytiske nedbrydningsproces, og 1O2 er dominerende.
4. Cu+ fremmer Fe3+/Fe2+-cyklussen, spiller en synergistisk effekt og styrker H2O2 til at producere mere aktive oxygenarter.
Fuld tekst introduktion
Kulgang (CG) er et industrielt fast affald, der genereres under kulminedrift og -vask. Ifølge statistikker har mit lands CG akkumuleret mere end 7 milliarder tons og fortsætter med at vokse med en hastighed på 280 millioner tons om året. Sammenlignet med det enorme CG-output er udnyttelseseffektiviteten af CG stadig vanskelig at opfylde dets enorme behandlingsbehov. Hvis det ikke håndteres korrekt, vil det forårsage skader på miljøet, såsom udledning af skadelige gasser forårsaget af spontan forbrænding af gangbjerge og indtrængen af tungmetaller i grundvandet og forurening af vandområder forårsaget af regnvandserosion. På nuværende tidspunkt omfatter ressourceudnyttelsesmetoderne for CG forbrændingskraftproduktion, fremstilling af byggematerialer og udvinding af kemiske produkter.
Kemisk spildevand indeholder høje koncentrationer af phenoliske stoffer, polycykliske aromatiske kulbrinter og nitrogen heterocykliske forbindelser (NHC'er). Blandt dem har NHC'er højere økotoksicitet end lignende polycykliske aromatiske kulbrinter på grund af deres høje polaritet. NHC'er såsom benzotriazol (BTA) har negativ indvirkning på miljøkvaliteten og menneskers sundhed på grund af deres toksicitet, kræftfremkaldende egenskaber og mutagenicitet. På nuværende tidspunkt omfatter metoderne til behandling af højkoncentrerede ildfaste giftige forbindelser biologiske metoder (bioaugmentering eller proceskombination), fysiske metoder (adsorption, ekstraktion og membranbehandlingsteknologi) og kemiske metoder (avanceret oxidationsproces).
I dette papir blev CG brugt som råmateriale til at fremstille Fe2O3-CuO/rCG ved kalcinering, syreudvaskning og metalmodifikation, og dets karakterisering og analyse blev udført. Adsorptions- og nedbrydningseffektiviteten og mekanismen af Fe2O3-CuO/rCG/H2O2-systemet på BTA i vand blev undersøgt.
1) Efter at CG blev modificeret til Fe2O3-CuO/rCG, steg det specifikke overfladeareal og det totale porevolumen signifikant, og adsorptionsstederne steg; Fe2O3 og CuO blev med succes fyldt i porerne i materialet, hvilket var befordrende for adsorption og nedbrydning af BTA.
2) De optimale fremstillingsbetingelser for Fe2O3-CuO/rCG: kalcineringstemperatur 650 grader, kalcineringstid 3 timer, metalionbelastningskoncentration 0,07 mol/L. De optimale reaktionsbetingelser for Fe2O3-CuO/rCG-nedbrydning af BTA: BTA-startmassekoncentration 30 mg/L, Fe2O3-CuO/rCG-dosering 2 g/L, H2O2-koncentration 7 mmol/L, pH 5 ~ 9 kan opnå god nedbrydningseffekt.
3) Fe2O3-CuO/rCG kan fjerne BTA godt i de første to cyklusser, og BTA-fjernelseshastigheden kan stadig nå 75,15 % efter den anden brug; TOC-fjernelsesraterne i de første to cyklusser var 87,69 % og 65,64 %, og TN-fjernelsesraterne var henholdsvis 84,27 % og 48,04 %.
4) Der er to hovedmekanismer til fjernelse af BTA af det Fe2O3-CuO/rCG-koblede Fenton-system: adsorption og katalytisk nedbrydning. Adsorptionen omfatter hovedsageligt huludfyldning, hydrogenbinding og ligandadsorption. De aktive arter i den katalytiske nedbrydningsproces er ·OH og 1O2, og 1O2 er dominerende. Fe2O3-CuO/rCG, der er udarbejdet i denne undersøgelse, kan realisere ressourceudnyttelsen af CG og den effektive og billige behandling af kemisk spildevand indeholdende BTA for at opnå formålet med at behandle affald med affald og omdanne affald til skat, med lavt kulstofindhold, energibesparelse, høj effektivitet og miljøbeskyttelse.
