Resultatintroduktion
Med användning av kolgang (CG) som råmaterial framställdes järn-kopparmodifierad kolgang (Fe2O3-CuO/rCG) genom kalcinering, syraurlakning och metallmodifiering. Morfologin och strukturen för Fe2O3-CuO/rCG karakteriserades och analyserades, och nedbrytningseffektiviteten och mekanismen för Fe2O3-CuO/rCG/H2O2-systemet på det svårnedbrytbara kvävet heterocykliska organiska föroreningen bensotriazol (BTA) studerades.
Resultaten visar att den specifika ytarean och den totala porvolymen för Fe2O3-CuO/rCG ökade signifikant efter modifiering, och Fe2O3 och CuO fylldes framgångsrikt i materialets porer;
De optimala beredningsförhållandena för Fe2O3-CuO/rCG är kalcineringstemperatur på 650 grader, kalcineringstid på 3 timmar och metalljonladdningskoncentration på 0,07 mol/L;
Mekanismen för Fe2O3-CuO/rCG-koppling Fenton-liknande system för att avlägsna BTA inkluderar huvudsakligen adsorption och katalytisk nedbrytning. Adsorptionen innefattar huvudsakligen tomrumsfyllning, ligandadsorption och vätebindning. I den katalytiska nedbrytningsprocessen är OH och 1O2 de huvudsakliga aktiva arterna, och 1O2 är dominant. Redoxcykeln för Fe2+/Fe3+ och Cu+/Cu2+ accelererar genereringen av aktiva arter i det Fentonliknande systemet.
Innovativ utveckling
1. Förbered en ny Fenton-liknande katalysator med hjälp av industriellt fast kolgang (CG) och adsorbera och bryt sedan ned bensotriazol (BTA) i avloppsvatten.
2. Den specifika ytarean och den totala porvolymen av Fe2O3-CuO/rCG ökar signifikant jämfört med CG, och Fe2O3 och CuO laddas framgångsrikt.
3. Adsorptionseffekten inkluderar porfyllning, vätebindning och ligandadsorption. OH och 1O2 är de huvudsakliga aktiva arterna i den katalytiska nedbrytningsprocessen, och 1O2 är dominerande.
4. Cu+ främjar Fe3+/Fe2+-cykeln, har en synergistisk effekt och stärker H2O2 för att producera mer aktiva syrearter.
Fulltext introduktion
Kolgang (CG) är ett industriellt fast avfall som genereras vid kolbrytning och tvättning. Enligt statistiken har mitt lands CG ackumulerat mer än 7 miljarder ton och fortsätter att växa med en takt på 280 miljoner ton per år. Jämfört med den enorma CG-produktionen är CG-utnyttjningseffektiviteten fortfarande svår att tillgodose dess enorma behandlingsbehov. Om det inte hanteras på rätt sätt kommer det att orsaka skador på miljön, såsom utsläpp av skadliga gaser som orsakas av spontan förbränning av gångberg, och inträngning av tungmetaller i grundvattnet och förorening av vattendrag orsakade av regnvattenerosion. För närvarande inkluderar resursutnyttjandemetoderna för CG generering av förbränningskraft, tillverkning av byggmaterial och utvinning av kemiska produkter.
Kemiskt avloppsvatten innehåller höga koncentrationer av fenoliska ämnen, polycykliska aromatiska kolväten och heterocykliska kväveföreningar (NHC). Bland dem har NHC högre ekotoxicitet än liknande polycykliska aromatiska kolväten på grund av deras höga polaritet. NHC som bensotriazol (BTA) har negativa effekter på miljökvalitet och människors hälsa på grund av deras toxicitet, cancerogenicitet och mutagenicitet. För närvarande inkluderar metoderna för behandling av högkoncentrerade eldfasta giftiga föreningar biologiska metoder (bioaugmentering eller processkombination), fysikaliska metoder (adsorption, extraktion och membranbehandlingsteknik) och kemiska metoder (avancerad oxidationsprocess).
I detta dokument användes CG som råmaterial för att framställa Fe2O3-CuO/rCG genom kalcinering, syralakning och metallmodifiering, och dess karaktärisering och analys utfördes. Adsorptions- och nedbrytningseffektiviteten och mekanismen för Fe2O3-CuO/rCG/H2O2-systemet på BTA i vatten studerades.
1) Efter att CG modifierats till Fe2O3-CuO/rCG ökade den specifika ytan och den totala porvolymen signifikant och adsorptionsställena ökade; Fe2O3 och CuO fylldes framgångsrikt i materialets porer, vilket bidrog till adsorption och nedbrytning av BTA.
2) De optimala beredningsförhållandena för Fe2O3-CuO/rCG: kalcineringstemperatur 650 grader, kalcineringstid 3 timmar, metalljonbelastningskoncentration 0,07 mol/L. De optimala reaktionsförhållandena för Fe2O3-CuO/rCG-nedbrytning av BTA: BTA initial masskoncentration 30 mg/L, Fe2O3-CuO/rCG-dosering 2 g/L, H2O2-koncentration 7 mmol/L, pH 5~9 kan uppnå god nedbrytningseffekt.
3) Fe2O3-CuO/rCG kan ta bort BTA bra under de två första cyklerna, och BTA-borttagningshastigheten kan fortfarande nå 75,15 % efter den andra användningen; TOC-borttagningsgraden i de två första cyklerna var 87,69 % och 65,64 %, och TN-borttagningsfrekvensen var 84,27 % respektive 48,04 %.
4) Det finns två huvudmekanismer för avlägsnande av BTA av det Fe2O3-CuO/rCG-kopplade Fenton-systemet: adsorption och katalytisk nedbrytning. Adsorptionen innefattar huvudsakligen gapfyllning, vätebindning och ligandadsorption. De aktiva ämnena i den katalytiska nedbrytningsprocessen är ·OH och 1O2, och 1O2 är dominant. Fe2O3-CuO/rCG som framställts i denna studie kan realisera resursutnyttjandet av CG och effektiv och billig rening av kemiskt avloppsvatten som innehåller BTA, för att uppnå syftet att behandla avfall med avfall och förvandla avfall till skatt, med låga koldioxidutsläpp, energibesparing, hög effektivitet och miljöskydd.