中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 刘梦蝶武汉工程大学 2022年硕士导师: 郭盛共122页

摘要 : 工业、农业和养殖业的快速发展，导致了多种污染物进入水体环境，造成了严重的水体污染。高级氧化技术能够高效去除水中各种有机污染物，其中，Fenton氧化法和过硫酸盐活化因其适应范围广、抗干扰能力强和氧化能力强等优点而备受关注。Fe2+和Co2+分别... 展开工业、农业和养殖业的快速发展，导致了多种污染物进入水体环境，造成了严重的水体污染。高级氧化技术能够高效去除水中各种有机污染物，其中，Fenton氧化法和过硫酸盐活化因其适应范围广、抗干扰能力强和氧化能力强等优点而备受关注。Fe2+和Co2+分别是H2O2和过硫酸盐的最佳活化金属离子，但研究发现，Fe2+活化H2O2会产生大量铁泥，Co2+活化过氧单磺酸钾（PMS）也会因Co2+毒性大造成水体二次污染，因此采用高效稳定的非均相催化剂替代均相催化剂已成为研究的热点。基于此，本研究着重Fe/Co基非均相催化剂（铁柱撑蒙脱石和钨酸钴超薄纳米片）的研发和其在Fenton体系降解复合污染物和过硫酸盐体系降解有机污染的性能及机理研究，具体研究内容如下：（1）探讨了水热、溶剂热和共沉淀三种方法制备的CoWO4，确定了溶剂热法能够成功制备CoWO4超薄纳米片，并确定最佳溶剂为乙二醇，通过多种表征手段得知所制备出的材料是超薄纳米片状结构、纯度高以及具有较快的电荷转移速率。探究了所制备CoWO4超薄纳米片活化PMS降解罗丹明B（RhB）的催化性能，研究发现在最优条件下（25℃，CoWO4：0.2g/L，PMS：0.2g/L），RhB的降解效率高达97%，远高于用水热法和共沉淀法制备的催化剂在相同条件下对RhB的降解效率。此外，该催化剂在较宽的pH范围（3.85-10.20）和降解不同污染物时均表现出高效的催化性能，表明该催化剂具有较广泛的普遍适用性。在4次循环后该催化剂仍保持效高催化性能和较好的稳定性。毒性测试表明，经该催化剂处理过的RhB生物毒性显著降低。通过捕获实验和电子顺磁共振分析验证了单线态氧（1O2）是反应体系中的主要活性自由基。通过机理研究，表明钴离子和钨离子可以协同作用活化PMS降解RhB。（2）采用蒙脱石存在的条件下的新型非均相Fenton氧化法，在降解盐酸四环素（TC）的同时回收铁泥，原位制备了铁柱撑蒙脱石复合材料（Fe-MMT-2）。通过多种表征手段得知，制备过程加入TC能够使更多的羟基氧化铁进入到蒙脱石层间，从而增大蒙脱石的层间距，在不破环蒙脱石结构的条件下，提高了铁-蒙脱石复合材料的比表面积和电子转移能力。将所制备的Fe-MMT-2用于非均相Fenton体系同步降解TC和还原Cr(Ⅵ)，Fe-MMT-2表现出较高的催化活性，在最优条件下（25℃，Fe-MMT-2：0.4mg/L，H2O2：10mM），TC的降解率和Cr(Ⅵ)还原效率分别高达91.7%和96.4%，高于在相同条件下不加入TC制备的催化剂（Fe-MMT-0）对TC的降解率和Cr(Ⅵ)还原效率。在同步去除TC和Cr(Ⅵ)时，Cr(Ⅵ)的去除速率为0.017min-1，是单独去除Cr(Ⅵ)时的175倍（9.67×10-5min-1），表明TC的存在能显著促进Cr(Ⅵ)的还原。此外，催化剂在较宽的pH范围（4.00-8.15）内和对Cr(Ⅵ)和其它污染物去除均表现出了较好的催化活性，表明该催化剂具有较好的普适性。在5次循环后Fe-MMT-2仍有较高的催化性能，并表现出良好的结构稳定性。由捕获实验和电子顺磁共振分析可知，反应体系中起主要作用的自由基为羟基自由基（·OH）。通过机理研究，表明Cr(Ⅵ)的去除主要来自于Fe(Ⅱ)的还原作用和TC降解产生的还原性中间产物。收起

关键词 : 水体污染铁基非均相催化剂钴基非均相催化剂芬顿体系降解机理

2. 后过渡金属催化剂的负载化研究

[学位论文] 李彦国中国科学院 2010年硕士导师: 李悦生;刘靖宇共73页

摘要 : 本论文合成、表征了一系列以镍为中心离子的负载化后过渡金属配合物,研究了这些负载化配合物催化乙烯聚合的反应行为。主要工作和结论如下: 1.合成、表征了用氯硅烷修饰后含Si-Cl键的α-二亚胺化合物,通过和硅胶(或修饰后聚苯乙烯)表面的羟基反应... 展开

关键词 : 负载非均相催化剂烯烃聚合

3. 非均相芬顿技术处理船舶灰水的效能研究

[学位论文] 刘宇华哈尔滨工程大学 2020年硕士导师: 朱丽楠;赵东雷共79页

摘要 : 随着航运事业的快速发展，船舶污水的大量排放也使其成为海洋环境的一大污染源。船舶灰水中的油脂和表面活性剂等成分未经处理直接进入污水处理装置，会对处理装置的效能产生不利影响，因此要对船舶灰水进行处理。与传统的均相芬顿技术相比，非均相芬... 展开随着航运事业的快速发展，船舶污水的大量排放也使其成为海洋环境的一大污染源。船舶灰水中的油脂和表面活性剂等成分未经处理直接进入污水处理装置，会对处理装置的效能产生不利影响，因此要对船舶灰水进行处理。与传统的均相芬顿技术相比，非均相芬顿技术具有氧化能力强、无选择性的传统优势，又有可以拓宽反应的pH值范围、产生铁泥量少的特点，因此受到国内外专家学者的关注。本实验通过制备载铁沸石、载羟基氧化铁复合物沸石以及载铁活性炭三种催化剂，并探究及比较其构成的芬顿体系对船舶灰水的处理效能。主要研究内容和结果如下： (1)分别采用高温煅烧法和浸渍法制备三种非均相催化剂并比较三种催化剂对船舶灰水的吸附效果。三种非均相催化剂对船舶灰水的吸附符合二级动力学方程及Langmuir方程，其中载铁活性炭对厨余灰水、洗涤灰水、混合灰水中的油脂和阴离子表面活性剂的饱和吸附量分别为41.34mg/L、7.45mg/L、21.56mg/L、5.11mg/L。 (2)通过SEM扫描电镜和EDS能谱分析对三种催化剂负载前后的表面特征和表面元素含量进行对比分析，载体表面一些微孔。 (3)探究反应时间、催化剂用量、过氧化氢浓度、pH值、温度5种影响因素对非均相芬顿技术处理船舶灰水效能的影响，得出在反应时间为20min、催化剂用量为1g、过氧化氢浓度为0.10mol/L、pH在3-6范围、温度为25℃时为载铁沸石非均相芬顿体系对船舶灰水油最佳工况，对厨余灰水、洗涤灰水、混合灰水中的油脂和LAS最大去除率分别为95.1%、93.2%、67.2%、47.8%；对油脂和阴离子表面活性剂浓度随时间变化进行化学反应动力学分析，其结果遵循一级化学反应动力学。 (4)对非均相催化剂的吸附性能和稳定性能及非均相芬顿氧化性能进行分析可以得到，三种非均相催化剂对船舶灰水均有较好的吸附效果，其中载铁活性炭的吸附性能最好，载铁沸石次之。但在非均相芬顿技术处理船舶灰水的过程中，芬顿氧化性能优于吸附性能，起到主要作用；载铁沸石和载铁活性炭均表现出优越的稳定性，在五次实验后对厨余灰水的去除率仍在80%和75%以上。综合来看，载铁沸石和载铁活性炭两种催化剂有易于回收、稳定性强的优势可被广泛应用。收起

关键词 : 船舶灰水非均相催化剂芬顿氧化

4. 三种共价有机框架材料的制备及催化的偶联反应研究

[学位论文] 韩旖河北师范大学 2019年硕士导师: 张占辉共101页

摘要 : 可循环再利用的非均相催化剂的制备及其应用一直都是化学研究的热点之一。共价有机框架材料是由多种构筑单元通过可逆共价键连接而成的有机多孔材料，因其孔道均一、构筑单元多样、优异的化学稳定性等特性在气体吸附、光电材料、药物载体等领域具有广... 展开可循环再利用的非均相催化剂的制备及其应用一直都是化学研究的热点之一。共价有机框架材料是由多种构筑单元通过可逆共价键连接而成的有机多孔材料，因其孔道均一、构筑单元多样、优异的化学稳定性等特性在气体吸附、光电材料、药物载体等领域具有广泛的应用。近年来，配位负载各种金属或引入功能性基团的共价有机框架材料在催化领域有着广泛的应用，其优异的化学稳定性和高反应活性对于研究各类有机合成反应是非常有意义的。基于共价有机框架材料优异的性能，我们采用不同的制备方法制备了三种共价有机框架材料，经过后修饰制备了不同金属负载的共价有机框架材料催化剂，分别是Pd@TMC-Bpy COF，Cu@PI-COF，Pd@N3-COF，通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)及元素分析等手段对其进行了表征，并探究其催化不同偶联反应的催化性能。具体内容如下： 1.采用研磨法制备了共价有机框架材料TMC-Bpy COF，通过溶剂回流配位了金属钯，得到共价有机框架材料催化剂Pd@TMC-Bpy COF。研究发现该催化剂可高效地催化苯硼酸和取代溴苯的Suzuki-Miyaura偶联反应，得到一系列联苯衍生物。该制备方法简单高效、反应时间短，催化剂易于回收利用、催化效率高。 2.采用煅烧法制备了共价有机框架材料 PI-COF，通过溶剂回流负载了金属铜，得到共价有机框架材料催化剂 Cu@PI-COF。研究发现该催化剂在室温条件下，无须碱的加入，可高效的催化取代硼酸和胺的Chan–Lam偶联反应，制备出了多种N-芳基化合物。该反应条件温和，催化剂适用范围广，目标产率高。 3.采用室温静置的方法制备出了共价有机框架材料 N3-COF，通过溶剂回流配位了金属钯，得到共价有机框架材料催化剂Pd@N3-COF。研究发现该催化剂可高效地催化取代溴苯与联硼酸频那醇酯的Miyaura硼基化偶联反应，制备出了多种苯基硼酸酯。该方法简单，绿色环保。收起

关键词 : 共价有机框架材料非均相催化剂偶联反应

5. 造纸污泥活性炭在非均相Fenton体系中的应用研究

[学位论文] 郭晋邑浙江大学 2016年硕士导师: 史惠祥；杨晓秋共88页

摘要 : 染料废水的成份复杂、色度高、生物降解难度大，其处理一直是工业废水处理领域的难题。近年来，非均相Fenton技术发展迅猛，在印染废水处理领域表现出良好的应用前景。非均相Fenton技术的核心在于非均相Fenton催化剂，开发高效稳定、来源广泛、廉价的... 展开染料废水的成份复杂、色度高、生物降解难度大，其处理一直是工业废水处理领域的难题。近年来，非均相Fenton技术发展迅猛，在印染废水处理领域表现出良好的应用前景。非均相Fenton技术的核心在于非均相Fenton催化剂，开发高效稳定、来源广泛、廉价的催化剂载体十分重要。造纸污泥具有来源广泛、无机成分含量高、处置困难等特点，利用其制备活性炭可作为一种潜在的非均相Fenton催化剂载体来源，同时可实现造纸污泥的资源化利用。本文提出了一种利用造纸污泥(PMS)制备活性炭载体，并合成负载型铁铜二元金属非均相Fenton催化剂，用于处理染料废水的新思路。造纸污泥经炭化活化后制备活性炭作为催化剂载体，与FeSO4·7H2O、CuSO4·7H2O进行混合焙烧制备非均相Fenton催化剂，并以合成染料亚甲基蓝模拟废水为目标污染物，系统地研究了非均相Fenton体系对亚甲基蓝模拟废水的处理性能、评价了催化剂的稳定性和初步探索了非均相Fenton反应亚甲基蓝的降解机理。文章的主要研究结论如下： 1、确定了造纸污泥活性炭(SAC)的最优制备条件。造纸污泥的最佳炭化条件为在氮气保护条件下，将造纸污泥放入管式炉中800℃下热解2h制成污泥炭(SC)，最佳活化条件为使用浓度5mol/L的硫酸（固液比为0.1）进行活化改性，制备的造纸污泥活性炭比表面积高达231.21m2/g，孔隙结构发达，且表面官能团丰富。利用此活性炭制备的载铁催化剂，除包含其他催化剂所共有的Fe2O3晶体之外，其所特有的主要物相还包括碱式硫酸铁和羟基硫酸铁，可以更好地促进羟基自由基的产生，有效拓宽了反应体系的pH范围。 2、利用造纸污泥活性炭制备出性能优越的负载铁铜二元金属的非均相Fenton催化剂(SAC-Fe/Cu-500℃)。结合非均相Fenton体系对亚甲基蓝溶液的降解效果及相关的表征结果确定了催化剂的最佳制备条件为:将负载总量为20mmol且摩尔比例为9∶1的FeSO4·7H2O和CuSO4·7H2O负载于2g的造纸污泥活性炭载体上，焙烧温度为500℃，焙烧时间为120min。在相同的制备条件下，负载铁铜二元金属的非均相Fenton催化剂相对于只负载单金属的催化剂，表面颗粒的粒径明显变小，分散更为均匀，并能有效促进催化剂表面α-Fe2O3晶体的生成。同时催化剂中铜氧化物含量增加，在降解过程中双金属离子可以表现出一定的协同作用。 3、开展了非均相Fenton降解亚甲基蓝的性能研究。非均相Fenton体系中双金属催化剂(SAC-Fe/Cu-500℃)对亚甲基蓝的降解效果较好且用量较少;该非均相Fenton体系催化降解100mL初始浓度100mg/L的亚甲基蓝溶液的最佳条件为:催化剂的投加量为0.1g/L，H2O2的投加量为6mL/L，初始pH值为4;此条件下反应80min后，亚甲基蓝的脱色率接近100％，TOC去除率为71.14％，优化后体系的处理效果较好;反应后的含铁污泥产生量较少，催化剂具有较好的稳定性和寿命，具有较高的使用价值。 4、初步探究了非均相Fenton体系降解亚甲基蓝的反应机理。反应过程中亚甲基蓝分子被破坏，反应80min后反应液在664nm处和其它几处主要吸收峰均逐渐减弱到基本消失，亚甲基蓝脱色反应基本完成，但此时溶液中的矿化率只有71.14％，说明该体系中染料的矿化滞后于脱色;非均相Fenton反应是亚甲基蓝降解的主要路径，催化剂表面金属离子溶出而导致的均相Fenton反应是亚甲基蓝降解的次要路径（占38.7％）;通过反应动力学研究表明，体系的反应速率与初始pH呈负相关，与催化剂和H2O2的投加量均呈正相关，其中初始pH值的影响最大，H2O2投加量的影响最小。收起

关键词 : 非均相催化剂活性炭造纸污泥制备工艺

6. Mn-Ce@AC催化剂的制备及臭氧催化氧化研究

[学位论文] 王智勇北京化工大学 2021年硕士导师: 朱吉钦；许健共87页

摘要 : 工业废水可能包含重金属，油乳液，无机和有机化合物，由于它们在水中的溶解度，持久性和难降解性，因此很难去除。开发高级氧化技术处理水污染问题成为了低浓度有机废水处理领域的研究重点，臭氧催化氧化技术因为其反应条件温和，成本较为低廉，对于... 展开工业废水可能包含重金属，油乳液，无机和有机化合物，由于它们在水中的溶解度，持久性和难降解性，因此很难去除。开发高级氧化技术处理水污染问题成为了低浓度有机废水处理领域的研究重点，臭氧催化氧化技术因为其反应条件温和，成本较为低廉，对于低COD水体的处理效果优秀而受到广泛的关注。本文对活性炭基负载锰铈催化剂的制备及其在臭氧催化氧化技术中处理低浓度苯胺有机废水的应用展开研究。首先对非均相臭氧催化氧化催化剂的制备进行了优化。与传统的等体积浸渍法或是过量浸渍法不同的是，本课题对催化剂制备进行了优化处理，加入超声，旋蒸工艺使得前驱体溶液能够被吸收得更为均匀，充分，利用旋蒸能够保证活性组分的精确负载，利用ICP，XRD等表征手段对负载结果进行了验证。其次，研究了不含活性金属组分的催化剂和以活性炭为载体的负载型催化剂对臭氧催化氧化苯胺的影响。分别以锰，铈和锰铈混合物为活性组分。试验所用催化剂的负载量分别为5wt％，10wt％，15wt％和20wt％，不同锰铈比的复合催化剂催化剂的负载量为20wt％，摩尔比的锰和铈分别为1∶1，1∶2，1∶3，2∶1和3∶1。以水样中的苯胺浓度和水体的COD含量为测试指标，考评催化剂反应活性，实验采用间歇反应的方法，寻找最为合适的催化剂，并对催化剂进行了一系列表征。10wt％Ce@20-40目AC为最优选项，其COD去除率(反应时间为150分钟，下同)为88.89％。铈，锰复合催化剂总体上表现出比单独锰催化剂更为优秀的反应活性，最高者的COD去除率为84.39％，但仍不及铈催化剂。综上所述，在三个体系的催化剂中，以10wt％Ce@20-40目AC综合考量最为优秀。最后，选择反应活性最佳的催化剂进行反应条件优化。对10wt％Ce@20-40目AC的实验条件进行研究，主要考察了催化剂的投加量，初始模型化合物(苯胺)浓度，初始溶液酸碱度，淬灭剂的加入对反应结果的影响进行研究，同时，还结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)对反应中的水体进行苯胺降解的中间产物分析。结果表明，反应活性最好的初始溶液pH是在10.07，臭氧催化氧化更适用于低浓度模型化合物浓度，淬灭剂叔丁醇的加入致使苯胺的降解速率大幅度下降，这说明在臭氧催化氧化苯胺的过程中存在着羟基自由基生成，催化臭氧化苯胺降解主要的中间反应产物有甲酰苯胺，硝基苯，偶氮苯，吲哚。综上所述，活性炭基负载铈催化剂用于臭氧催化氧化技术处理低浓度苯胺有机废水是非常有效的。收起

关键词 : 臭氧催化氧化非均相催化剂苯胺活性炭

7. 多孔氮掺杂碳基催化剂的制备及其应用研究

[学位论文] 王开志兰州大学 2020年硕士导师: 李茸共66页

摘要 : 非均相催化剂由于在反应体系中易分离、可循环利用的特点备受化学工作者青睐，多孔杂原子掺杂碳基材料在多相催化反应中的研究已成为当前研究热点。本论文分两个部分对负载过渡金属和无金属负载的多孔氮掺杂碳材料在亚胺的合成方面进行了催化性能的探... 展开

关键词 : 非均相催化剂多相催化多孔氮掺杂碳材料

8. 金属纳米颗粒催化剂在氧化反应中的应用

[学位论文] 余莹武汉纺织大学 2017年硕士导师: 徐卫林共114页

摘要 : 金纳米颗粒催化剂是目前研究的热门话题，碳材料在近年来的运用也非常广泛，但碳材料需要与金纳米颗粒结合，才能获得良好的光电学性质以及催化性能，并且运用在工业，环境和医学等方面。本文研究是叔丁基过氧化氢作为氧化剂，测试了负载在不同... 展开

关键词 : 金属纳米颗粒非均相催化剂氧化反应

9. Fenton污泥用于Fe-Cu非均相催化剂的制备及性能研究

[学位论文] 陈彤北京化工大学 2019年硕士导师: 朱小彪;李熒共109页

摘要 : 传统Fenton技术在应用过程中会产生大量含铁污泥，存在二次污染，后续处理困难，增加了工艺处理成本。目前，有学者利用铁基或其它含有过渡金属元素的化合物通过离子交换、共沉淀、化学沉积、高温煅烧等方法制备非均相芬顿催化剂，用于Fenton反应，受... 展开传统Fenton技术在应用过程中会产生大量含铁污泥，存在二次污染，后续处理困难，增加了工艺处理成本。目前，有学者利用铁基或其它含有过渡金属元素的化合物通过离子交换、共沉淀、化学沉积、高温煅烧等方法制备非均相芬顿催化剂，用于Fenton反应，受到学术界越来越多的关注。对硝基苯酚(PNP)属于硝基芳香族化合物，它作为一种化学中间体，广泛应用在印染、药物合成、橡胶制造、增塑剂制造等行业中。对硝基苯酚的毒性较高，在水中属于难以被生物降解的有机物质，必须利用化学方法进行深度处理。本研究利用Fenton污泥，通过煅烧、沉积等方法改性，在表面负载过渡金属铜元素，制备了两种C/Cu掺杂的非均相催化剂，用于降解PNP，并研究其降解效果，在此基础上，考察了非均相催化剂降解PNP的机理。通过实验对含铁污泥的重复利用的可行性进行了验证，结果表明，回收的Fenton污泥主要成分为羟基氧化铁，一定程度上可以催化降解焦化废水中的有机物质，在初始pH为3.5，H2O2(30％)浓度为0.8g/L，H2O2/Fe(Ⅱ)摩尔比为10∶1时，反应48h，去除效率为42％。因此，可以对Fenton铁泥改性，制备新型非均相催化剂。对Fenton污泥通过煅烧、沉积等方法改性，在表面负载过渡金属铜元素，制备了两种非均相催化剂Fe2O3/C/CuO和Fe3O4/C/CuO，并对两种催化剂材料进行多种表征，进一步了解催化剂的物相组成、表面官能团、晶体结构等信息。对催化剂制备条件进行优化，对于Fe2O3/C/CuO材料，有氧煅烧温度控制在600℃，铜元素负载量为30％，PNP去除率达到98％;对于Fe3O4/C/CuO材料，当铜元素负载量为15％时，PNP去除率达到94％。采用响应曲面法确定Fe2O3/C/CuO材料降解PNP的最优条件，结果表明，Fe2O3/C/CuO降解对硝基苯酚的最佳工艺条件为:催化剂浓度为1.75g/L，H2O2浓度为0.15mol/L，降解时间为6h，预计PNP去除率为99.67％。重复使用5次时，Fe2O3/C/CuO对PNP的去除率仍保持在98％以上。同样，对于Fe3O4/C/CuO来说，降解PNP时催化剂浓度1g/L，H2O2浓度0.2mol/L，反应3h，PNP的去除率达到94％。该材料的重复使用稳定性弱于Fe2O3/C/CuO材料，重复使用4次之后，PNP去除率降至76％。通过电子自旋共振波谱(EPR)和高效液相色谱-质谱联用分析(LC-MS)表征，综合分析了Fe2O3/C/CuO和Fe3O4/C/CuO的Fenton催化机理和PNP可能的降解机理。结果表明，·OH首先和对硝基苯酚发生邻位和对位的取代反应，然后被氧化成对苯二酚和苯醌，断开碳碳双键形成有机酸化合物，最终将其转化为CO2和H2O。收起

关键词 : 铁铜非均相催化剂制备工艺含铁污泥催化活性

10. 改性凹凸棒土负载多金属催化光Fenton处理制药废水的研究

[学位论文] 鲁蔓菁郑州大学 2021年硕士导师: 何争光共90页

摘要 : 近年来我国乃至全球制药行业进入了腾飞阶段，在此过程中产生了大量的制药废水，成为危害水体环境的因素之一。其中，化学合成类制药生产过程所造成的废水(简称化合制药废水)由于生物处理难度高，对环境和人体毒害大，并且随着产业规模地扩大，废水产... 展开近年来我国乃至全球制药行业进入了腾飞阶段，在此过程中产生了大量的制药废水，成为危害水体环境的因素之一。其中，化学合成类制药生产过程所造成的废水(简称化合制药废水)由于生物处理难度高，对环境和人体毒害大，并且随着产业规模地扩大，废水产量出现明显增幅，引发了人们对生态环境可能遭到破坏的担忧。针对传统方法处理高浓度低pH的化合制药废水很难达到理想效果的问题现状，本文研发了有效处理难降解高浓度废水的工艺方法并制备了高效经济的催化材料，这也是当前非均相芬顿处理领域的研究热点与难题。本文基于此开展了相关研究，主要研究内容和成果如下: (1)通过对比具有不同活性中心催化剂的催化性能，选择采用新型曝气-共沉淀法研制了以改性凹凸棒土(ATP)为载体，负载多种过渡金属的Fe-Mn-Cu@ATP催化剂。优化了负载方法、金属载体质量比、金属摩尔配比及焙烧温度等制备条件，选择了金属载体质量比为1∶1、Fe/Mn/Cu的摩尔比为1∶1∶2和焙烧400℃作为催化材料的制备条件。基于不同的表征方法对研制的催化剂进行分析:X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表明了Fe、Mn、Cu金属元素成功负载到载体表面，且样品中存在各金属的特征官能团;比表面积(BET)和孔径(BJH)分析显示负载后的复合催化材料的比表面积和孔容降低，平均孔径稍有增大;X射线光电子能谱(XPS)表明Fe、Mn和Cu元素在Fe-Mn-Cu@ATP表面分别主要以Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)和Cu(Ⅱ)的化合态存在。 (2)针对某化合制药废水原水，构建了光Fenton催化处理体系，研究发现在UV/Fe-Mn-Cu@ATP/H2O2体系下对该高浓度废水的协同处理效果最佳，COD处理效果较单一处理手段均提升40％以上。利用单因素试验法分析了反应条件对光Fenton体系催化性能的影响。表明在溶液初始pH为2.0，过氧化氢浓度在0.5mol/L，催化剂投加量为10g/L，紫外光距为10cm的条件下，催化降解180min后，出水的化学需氧量(COD)去除率达到67.15％,可生化性比值(BOD5/COD)由0.172提升至0.415。催化剂循环试验证明其具有较好的循环利用性。 (3)从反应前后凝胶色谱(GPC)、气相-色谱质谱(GC-MS)、三维荧光光谱(3D-EEM)、催化反应动力学试验、紫外-可见光扫描(UV-vis)及反应体系自由基捕获试验等角度分析了Fe-Mn-Cu@ATP催化降解化合制药废水的机理。利用GPC和3D-EEM分析认为废水中具有的荧光性腐殖酸和富里酸类物质大部分被降解消除，且大分子物质基本被降解甚至完全矿化。出水的色度(CN)和UV254的去除率分别达到56％和82％。通过GC-MS推测了化合制药废水在UV/Fe-Mn-Cu@ATP/H2O2反应体系中使有机物双键断裂的可能降解途径。并揭示了Fe-Mn-Cu@ATP在光Fenton体系中各金属活性中心之间的电子转移和游离的金属离子间等方面协同UV催化H2O2产生·OH降解有机污染物的机理。收起

关键词 : 化合制药废水非均相催化剂光芬顿催化降解