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《基于α-FeOOH纳米复合材料构建生物-电-芬顿体系处理环境废水》篇一一、引言随着工业化的快速发展，环境废水处理已成为全球面临的重大挑战。
其中，处理含有高浓度有机物和有毒物质的废水尤为重要。
α-FeOOH纳米复合材料因其独特的物理化学性质，在环境废水处理领域具有广阔的应用前景。
本文旨在探讨基于α-FeOOH纳米复合材料构建的生物-电-芬顿体系在处理环境废水中的高效策略。
二、α-FeOOH纳米复合材料概述α-FeOOH是一种具有较高比表面积和良好化学稳定性的铁氧化物纳米材料。
其独特的电子结构和物理性质使其在催化、光电转换、磁性材料以及环境治理等领域具有广泛的应用。
在环境废水处理中，α-FeOOH纳米复合材料可作为一种高效的催化剂或催化剂载体，用于构建生物-电-芬顿体系。
三、生物-电-芬顿体系构建生物-电-芬顿体系是一种结合了生物处理、电化学技术和芬顿反应的废水处理技术。
该体系通过电化学技术产生H2O2，与Fe2+形成芬顿试剂，进而产生强氧化性的·OH自由基，以降解废水中的有机物。
本研究所构建的生物-电-芬顿体系以α-FeOOH纳米复合材料为催化剂载体，负载具有电催化活性的金属（如Pt、Au等），并接种具有良好降解性能的微生物菌群。
四、处理环境废水的策略基于α-FeOOH纳米复合材料的生物-电-芬顿体系处理环境废水的策略主要包括以下几个方面：1. 材料制备与表征：首先制备出具有高比表面积和良好稳定性的α-FeOOH纳米复合材料，并进行表征分析，以确保其具备理想的物理化学性质。
2. 催化剂负载与微生物接种：将具有电催化活性的金属负载在α-FeOOH纳米复合材料上，然后接种具有良好降解性能的微生物菌群，构建生物-电-芬顿体系。
3. 运行条件优化：通过优化体系运行条件（如电流密度、pH 值、温度等），以提高废水中有机物的去除效率和·OH自由基的产生量。
4. 协同作用机制研究：研究生物、电、芬顿反应在体系中的协同作用机制，揭示各组分之间的相互作用及对废水处理效果的贡献。
α-FeOOH降解染料废水的实验研究摘要：以α-FeOOH粉体为催化剂构筑非均相芬顿体系，以染料为目标物考察制备条件和反应条件对α-FeOOH催化性能的影响及非均相芬顿体系中染料的快速降解.考察α-FeOOH加入量，H2O2加入量、pH值、反应温度、酚类化合物浓度等反应条件对快速降解酚类化合物的影响，结合紫外分光光度计确定在相同时间内的最佳反应条件.初步确定染料在α-FeOOH非均相芬顿体系中的快速降解的机理.最终合成形了貌均一的α-FeOOH，得出了反应温度、pH、酚类化合物浓度对实验结果的影响并初步确定出染料在α-FeOOH非均相芬顿体系中的快速降解的机理.关键词：α-FeOOH；非均相芬顿体系；酚类化合物；紫外分光光度计Rapid Degradation Dye Wastewater With α-FeOOHAbstract : Α-FeOOH powder catalyst to build heterogeneous Fenton's systems, aim to dye inspection preparation conditions and effect of reactio n condition on catalytic performance of α-FeOOH heterogeneous Fenton and the rapid degradation of the dye in the system . With the help of the UV spectrophotometer , Study on the effect of the number of α-FeOOH，pH the temperature ，concentration of phenolic compounds and some other conditions on the reault. And finally get out how the those conditions act on the result and how it works.Keywords: α-FeOOH ；Heterogeneous Fenton's systems ；Phenolic compounds ；UV spectrophotometer染料废水主要来自印染工业加工过程中的各个工序所排放的混合废水.主要包括印染工业废水和染料生产废水.染料废水的成分复杂多变，不易生物降解且含有毒性物质，可生化性差，一直是废水处理领域的难题，而染料废水的处理难题主要在于色度较大而难于脱色，并且含有大量有机物不易降解.Fenton法具有高效、快速、彻底等特点染料废水的处理常用方法.Fenton 试剂（ Fe2 ++ H2O2）氧化技术是一种常见的高级氧化技术，具有反应快速、条件温和、设备简单、成本低等诸多优点，但传统 Fenton 反应也有诸多不足，如铁离子使出水色度较高，且反应过程中会产生大量含铁污泥. 非均相 Fenton 是将铁离子固定在合适的载体上，与均相 Fenton 相比，非均相 Fenton具有催化剂易分离、易回收、能循环利用等优点，既节约成本又防止了铁离子流失造成的污染，在废水处理中有着非常广阔的应用前景.本项目采用非均相 Fenton法快速降解染料废水.羟基铁（FeOOH）能带带隙一般为2.2v左右，其最大激发波长560nm，能够较好的对环境中的有机物进行光催化降解，同时羟基氧化物本身特有的很多性质使其具有很大的催化潜力，尤其是用于水溶液中的催化氧化过程.FeOOH在催化臭氧氧化、降解、非均相芬顿体系、光催化等方面都有应用.羟基铁的晶型有α、β、γ、δ四种，在非均相芬顿体系中α-FeOOH的催化效果最佳.对于非均相芬顿反应，催化剂的表面性质对最终结果有很大影响，所以对制备条件进行优化，制备性能稳定、形貌均一的催化剂可以为非均相芬顿反应工业化奠定基础.本项目正是基于这一出发点，拟制备形貌均一的α-FeOOH，并将其应用于非均相芬顿体系，研究其对染料快速降解.因此，本项目的研究工作具有较强的科学意义和潜在的应用前景.1 实验部分1.1 实验药品与仪器1.1.1 实验仪器1.1.2 实验药品1.2 催化剂的制备1.2.1 制备过程用去离子水配制0.2 mol·L-1和0.6mol·L-1 Fe（NO3）3溶液500mL置于1000mL的广口瓶中，同时配置0.2 mol·L-1，0.4 mol·L-1，0.6 mol·L-1的KOH溶液各500 mL，用分液漏斗以恒定的速度向加有0.01g十二烷基硫酸钠粉末的Fe（NO3）3中缓慢引入KOH溶液溶液至充分混合.大概需要0.5h左右.继续搅拌0.5h ，之后静置陈化1.5小时[3]，将其引入反应釜聚四氟乙烯内胆中，反应物占内胆容积的4/5，反应物中Fe（NO3）3的浓度为0.2和0.6 mol·L-1，矿化剂KOH的浓度分别为0.2，0.4，0.6 mol·L-1.将反应釜密闭，放入电热恒温鼓风干燥箱里调在不同的温度（80℃，100℃，120℃，140℃）下保温，干燥八小时.取出后静置冷却至室温，然后用0.45μm的滤膜在循环水式真空泵下反复抽滤，并用去离子水清洗6次，无水乙醇脱水2次，同时用pH试纸检测滤液的pH，以此判断NO32-是否清洗干净，然后将所得的含少量水分的α-FeOOH固体在四十摄氏度下鼓风脱水烘干两小时，干燥后用研钵研磨成粉末，利用日本JEM-200CX型投射剪子显微镜观察粉末颗粒的大小和微观相貌，并用衍射（SAED）研究所得产物的结构[1].1.2.2 扫描电镜分析图1 SEM扫描电镜成像粉体得到的TEM显示产物边界不清，彼此间连成一片，为无定形态，由此图看间接的出产物质量符合实验要求.1.3 催化剂降解实验1.3.1 准备配制50mg/L的靛蓝胭脂红溶液，3%的过氧化氢溶液，不同条件下得到的催化剂，使催化剂在混合溶液中的浓度达到1g/L.1.3.2 实验及检测将上述混合液静置10min离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.1.3.3 做标准曲线设置从小到大的七组靛蓝胭脂红浓度梯度，测定各样在560nm下的吸光度值并作吸光度值标准曲线如下：图2 标准曲线y=0.00574+0.03469x ; R2=0.998942 产品的性质分析2.1 KOH浓度对降解效果的影响取向三份0.6mol/LFe(NO3)3引入0.2mol/L，0.4mol/L，0.6 mol/LKOH溶液得到的催化剂样品引入50mg/L蓝胭脂红和3%的苯酚的混合液中使催化剂浓度达到1g/L.将上述混合液静置10min经离心机离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.计算残余靛蓝胭脂红的浓度和催化剂的降解能力.图3 浓度-降解率关系图由此组对比可以看出增大碱的浓度即提高pH可以大幅度的增加所得催化剂的降解性能，当碱的浓度达到0.5mol/L左右时催化剂的降解能力达到最大，继续增加催化的浓度催化剂的降解能力反而下降，所以在KOH为0.5mol/L时催化效果最好.2.2 混合液烘干处理温度对催化剂降解效果的影响取分别在80℃，100℃，120℃，140℃下处理的0.4mol/L KOH，0.6mol/L Fe(NO3)3混合液所得的催化剂引入50mg/L蓝胭脂红和3%的苯酚的混合液中使催化剂浓度达到1g/L.将上述混合液静置10min经离心机离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.计算残余靛蓝胭脂红的浓度和催化剂的降解能力.图4 处理温度-降解率关系曲线从由此组对比可以看出增0.4mol/L KOH，0.6mol/L Fe(NO3)3混合物的处理温度对催化剂的降解作用有着显著地影响，温度越高催化剂降解作用越弱，因此为达到所要的结果该类催化剂的前处理温度不应高于100℃，通过不同温度处理的催化剂粉末的TMD可以观察到低温下粉末的TMD均显示颗粒细小，边界不清，彼此间两成一片，为无定形态.查阅文献当温度为200℃及以上，保温6h时，在KOH的浓度很大或者很小时所得到的粉末均为大颗粒，单颗颗粒的SAED为六方相α-Fe2O3粉末，所得产物已经失去了大部分的催化降解的能力[2].2.3 作用机理可能的作用机理：≡FeIII–OH + H2O2→(H2O2)S(H2O2)S→(≡FeII·O2H)+H2O(≡Fe·O2H)→≡FeII+HO2·≡FeII+H2O2→≡Fe-OH+·OH≡Fe-OH+HO2·/O2·→≡FeII+H2O/OH-+O2·OH + ≡FeII→≡FeIII-OHHO2· + HO2·→ (H2O2)S+O2·OH+HO2·/O2·-→H2O +O23 结论部分（1） pH对催化剂降解性能的影响是非线性的，当达到一定值时其催化作用达到峰值，过低或者过高都会降低其催化降解性能.（2）前处理温度可以显著的影响催化剂的催化性能，温度越高越不利于α-FeOOH的产生而是产生了α-Fe2O3.（3）非均相芬顿法的机理初步可以认为是利用反应过程中生成的二价铁离子与过氧化氢产生的羟基来氧化有机物.致谢参考文献[1-2] 欧平，徐刚，侯晓红等. KOH和温度对水热合成α-FeOOH纳米线的影响. 浙江大学学报（工学版）. 42(7)：1263-1265.[3] 孟倩，赵琳，周弋丁等. FeOOH的制备及其催化降解苯酚的性能研究. 大学生科创学刊. 2(1): 22-23.。
化工系《专题研究训练》实验报告a -FeOOH的制备和表征XXXXXX1、实验背景随着人类活动范围的扩大及工业化进程的加剧，水环境质量日益恶化，被污染的水体，水质复杂，无机离子的种类和数量较多，常规的水处理剂对无机离子的去除效果较差，迫切需要研究、推广和应用绿色环保高效低耗的水处理剂。
a-FeOOH 由于具有超强的吸附能力、极好的流动稳定性、较大的比表面积和较高的羟基密度等优点，可以吸附和共沉淀环境介质中的无机离子。
a-FeOOH制备方法以水溶性的铁盐为铁源，采用水热法合成，制备过程中，通过调节悬浊液的pH值和反应时间，可改变a -FeOOH纳米片的尺寸。
本实验采用空气快速氧化法来制备a-FeOOH纳米粉体，本实验操作简单易行，制得的a-FeOOH粉体粒径相对均匀，分散性较好，结晶度和纯度较高。
2、实验原理2.1 a-FeOOH粉体制备原理研究认为空气氧化法制备a-FeOOH粉体，整个工序有两个紧密相连的反应，反应式如下：Fe2+ + 2OH- f Fe(OH)24Fe(OH)2 + 02f 4FeOOH + 2H2O其中，低价铁的氧化是通过溶解在溶液中的氧来实现的，氧化过程包括空气中的氧溶解于液相，并向液相主体和Fe(OH)2颗粒的表面扩散，亚铁离子吸附氧分子，氧分子裂解为氧原子，亚铁离子与氧原子之间发生电子交换等许多步骤。
各个主要环节用反应式可表示为：Fe2++ 02 f Fe2+. O2吸附Fe2+.02吸附 f F e2+.202吸附Fe2+.2O2吸附f Fe3+. O1-.OFe3+. O1-. O + Fe2+ f 2Fe3+. O2-. O另一个氧原子也将以同样的方式被还原成O2-离子，所形成的O2-会和高价铁离子强烈的结合，形成(Fe-O-Fe)4+这样的络离子。
这个氧化还原反应的产物再与OH- 结合，并进一步脱水缩合，就生成了水合氧化铁，其主要反应式可表示为：4Fe2++ O2 f 2(Fe-O-Fe)4+2(Fe-O-Fe)4++8OH- f 4FeOOH + 2H2O本试验是用Fe SO4-7H2O和氨水反应，采用室温空气缓慢氧化法，从而制备了a-FeOOH纳米粉体，合成之后用SEM和EDS对其表征进行分析。
羟基氧化铁的制备及其光催化降解亚甲基蓝的机理作者：王家明娄亚娟邓德明余良敏来源：《工业技术创新》2019年第02期摘; ;要：采用前驱物陈化制备法和化学沉淀法制备羟基氧化铁（FeOOH），对FeOOH的物化性能进行表征，进而在不同光照条件和实验方法下对FeOOH光催化降解亚甲基蓝的机理进行研究。
研究发现：1）采用两种制备方法均可得到FeOOH，根据XRD物相表征和UV-Vis DRS表征，两者晶型分别为α-FeOOH和β-FeOOH，均能高效地利用波长为240～600 nm范围内的光，禁带宽度Eg均为2.2 eV左右，且前者比后者具有更好的光吸收度;2）FeOOH降解亚甲基蓝的效率在太阳光照射下最高，在模拟太阳光照射下次之，在紫外光照射下最低;3）乙醇淬灭实验和EDTA捕获光生空穴实验表明，在FeOOH光催化反应体系中有光生电子（e-）和空穴（h+）的产生，其中空穴起到了生成·HO的作用，而·HO可能是主要的活性物种，起到了氧化分解亚甲基蓝的作用。
关键词：羟基氧化铁;前驱物陈化制备法;光催化降解;亚甲基蓝;XRD物相表征中图分类号：X522; ; ; 文献标识码：A; ; ; 文章编号：2095-8412 （2019） 01-086-08工业技术创新 URL： http： //; ; DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.01.014引言自20世纪50年代起，学者们针对Fe（Ⅲ）盐的光化学性质做了大量的研究工作。
20世纪90年代后，又有研究者将注意力投向Fe（Ⅲ）络合物体系（如羟基氧化铁FeOOH）光催化降解有机污染物方向上[1-3]。
与TiO2相比，FeOOH更易受光阴极腐蚀，使铁矿物部分溶解为Fe（Ⅱ）进入溶液，稳定性欠佳，光量子效率也偏低[4]。
但是，FeOOH的禁带宽度为2.2 eV，比TiO2的3.2 eV窄;FeOOH的最大激发波长（光响应波长）为560 nm，处于可见光区，且相较TiO2的380 nm明显红移，因此FeOOH对太阳能的利用率更大[5]。
《基于α-FeOOH纳米复合材料构建生物-电-芬顿体系处理环境废水》篇一一、引言随着工业化的快速发展，环境废水问题日益严重，其中含有大量的有机污染物和重金属离子。
传统的废水处理方法往往存在效率低下、成本高昂等问题。
因此，开发一种高效、低成本的废水处理方法成为当前研究的热点。
近年来，基于α-FeOOH纳米复合材料构建的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面展现出巨大的潜力。
本文旨在探讨这一体系的工作原理、性能及其在废水处理中的应用。
二、α-FeOOH纳米复合材料及其性质α-FeOOH作为一种具有优异物理化学性质的纳米材料，其表面具有丰富的羟基和氧空位，能够有效地吸附和分解有机污染物。
此外，α-FeOOH还具有良好的电导性和催化性能，使其在电化学领域和催化领域具有广泛的应用。
通过与其他材料复合，可以进一步提高α-FeOOH的性能，如与石墨烯、碳纳米管等复合，形成纳米复合材料。
三、生物-电-芬顿体系的构建及工作原理生物-电-芬顿体系是一种结合了生物技术、电化学技术和芬顿技术的废水处理方法。
在该体系中，α-FeOOH纳米复合材料作为催化剂和电极材料，通过电化学方法产生芬顿试剂（H2O2和Fe2+），进而产生强氧化性的羟基自由基（·OH），从而实现对有机污染物的有效降解。
此外，生物技术在该体系中也有着重要的应用，如利用微生物对废水中有机物的生物降解作用。
四、生物-电-芬顿体系处理环境废水的性能研究基于α-FeOOH纳米复合材料的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面展现出优异的效果。
实验结果表明，该体系能够有效地降解多种有机污染物，如染料、农药、油污等。
此外，该体系还具有较高的处理效率和较低的成本，能够在较短时间内实现废水的净化。
同时，该体系对重金属离子也有较好的去除效果，能够有效地降低废水的毒性。
五、生物-电-芬顿体系的应用及优势生物-电-芬顿体系在废水处理中具有广泛的应用前景。
首先，该体系能够处理多种类型的废水，包括工业废水、生活污水等。
基于电化学降解复杂染料废水的化学调控研究作者：李斐卿来源：《科学与财富》2020年第04期摘要：染料废水的不合理排放是导致水污染的重要原因之一，电化学法作为染料废水污染处理的主要方法之一，针对其在染料废水处理应用中的化学控制进行研究，以促进其污染处理效果提升，具有十分积极的作用和意义。
本文将通过实验分析方法，对电化学法进行复杂染料废水处理的化学调控具体方案措施进行研究和分析，以供参考。
关键词：电化学法;降解处理;复杂;染料废水;化学调控;研究染料废水主要来源于染料、印染以及纺织等工业生产中，其废水中所含成分不仅复杂，多包含有较多种类的有机染料成分以及中间体物质，并且色度与浓度均比较高、毒性强、水质水量变化大等，导致进行污染降解与处理的难度较大，在工业生产中直接进行废水排放会产生十分严重的水污染，对其工业发展及我国环境资源保护工作开展影响都十分不利。
尤其是近年来，随着染料工业发展推动了染料产品的生产研发朝着抗热、抗生物氧化以抗光解等方向发展，更加增加了染料废水的污染降解与处理难度，针对这种情况，进行高效、合理的染料废水降解处理方法探究，以促进其在废水污染处理实践中的有效推广和应用，具有十分积极的作用和意义。
其中，电化学法作为染料废水处理的主要方法之一，在有关实践中具有较广泛的应用，并且其作用优势十分显著。
下文将以电化学法进行染料废水处理的作用机制为例，通过实验方式对电化学法在复杂染料废水降解处理中的化学调控具体方案和措施进行研究，以供参考。
1、电化学法及其进行染料废水降解的作用机制分析电化学法也被称为是高级电化学氧化法，它进行染料废水降解处理中，主要包含直接氧化与间接氧化两种处理模式。
其中，直接氧化进行污染处理主要包含电化学转化以及电化学燃烧两种类型，它能够实现污染废水中的有毒物质向无毒物质、非生物相容性有机物质向生物相容性物质转变，或者是直接实现对有机物质的深度氧化形成H2O与CO2。
而间接氧化中，氧化剂是该方法中电极材料和被氧化物质之间实现电子交换的中间媒介。
染料废水的生态恢复实验报告1. 引言染料废水是指工业生产过程中产生的，具有污染性质的含有染料成分的废水。
这类废水对环境和人类健康造成了严重威胁，因此研究染料废水的生态恢复方案具有重要意义。
本实验旨在探索一种有效的方法来恢复染料废水处理后的生态系统。
2. 实验目的通过染料废水的生态恢复实验，我们的目的是： 1. 评估不同生态恢复方案对染料废水处理后的效果； 2. 探索适合染料废水的生态恢复方法和技术； 3. 提出一种可行的染料废水处理和生态恢复方案。
3. 实验方法3.1 染料废水制备3.1.1 材料准备•染料A、染料B、染料C•染料废水样品3.1.2 实验操作1.将染料A、染料B、染料C分别加入一定量的水中，制备染料废水样品。
3.2 生态恢复方案设计3.2.1 方案一：生物吸附•将染料废水样品与一定量的生物材料（如活性炭、微生物）接触一段时间，观察染料去除效果和生物吸附剂的作用。
3.2.2 方案二：植物修复•在染料废水样品中添加一定量的水生植物（如水葱、芦苇等），观察植物对染料的吸收和净化效果。
3.2.3 方案三：化学处理•使用一种特定的化学剂（如氧化剂、还原剂）对染料废水进行处理，观察化学处理对染料去除的效果。
3.3 实验过程1.准备不同方案的实验组和对照组。
2.分别将染料废水样品与各个生态恢复方案接触一段时间。
3.采集样品并进行分析，评估染料去除效果。
4.分析实验结果，并对各个方案进行比较和讨论。
4. 实验结果与讨论4.1 染料去除效果经过实验，我们得到了以下结果： - 方案一中，生物吸附剂对染料A的去除效果为70%，对染料B的去除效果为60%，对染料C的去除效果为80%。
- 方案二中，水生植物对染料A的吸收率为50%，对染料B的吸收率为40%，对染料C的吸收率为70%。
- 方案三中，化学处理对染料A的去除率为90%，对染料B的去除率为80%，对染料C的去除率为95%。
4.2 方案比较与讨论综合实验结果，我们可以得出以下结论： - 方案一中的生物吸附在染料A和染料C的去除效果较好，但对染料B的去除效果较差。
《基于α-FeOOH纳米复合材料构建生物-电-芬顿体系处理环境废水》篇一一、引言随着工业的快速发展，环境问题日益严重，特别是水污染问题已经成为了全球性的难题。
在众多水处理方法中，生物-电-芬顿体系以其高效的去除污染物的能力而备受关注。
近年来，利用α-FeOOH纳米复合材料构建的生物-电-芬顿体系成为了研究的热点。
本文旨在探讨基于α-FeOOH纳米复合材料构建的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面的应用及其高效性。
二、α-FeOOH纳米复合材料的制备与性质α-FeOOH作为一种具有良好物理化学性质的纳米材料，其制备方法、结构及性质对构建生物-电-芬顿体系至关重要。
本部分将详细介绍α-FeOOH纳米复合材料的制备方法，如水热法、溶胶凝胶法等，以及其物理化学性质，如结构稳定性、表面活性等。
三、生物-电-芬顿体系的构建与原理生物-电-芬顿体系是一种结合了生物技术、电化学技术和芬顿反应的废水处理技术。
本部分将详细介绍该体系的构建过程，包括电极材料的选择、生物膜的培育等。
同时，阐述该体系的运行原理，包括电流的生成、芬顿试剂的生成及作用机理等。
四、基于α-FeOOH纳米复合材料的生物-电-芬顿体系的应用本部分将详细介绍基于α-FeOOH纳米复合材料的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面的应用。
首先，通过实验验证该体系对不同类型污染物的去除效果，如有机物、重金属等。
其次，探讨该体系在不同环境条件下的运行效果，如温度、pH值等。
最后，分析该体系的运行成本及环保效益，为实际应用提供参考。
五、实验结果与讨论本部分将通过实验数据和图表展示基于α-FeOOH纳米复合材料的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面的实际效果。
通过对比传统处理方法，分析该体系的优势和不足。
同时，结合实验结果，深入探讨α-FeOOH纳米复合材料在提高生物-电-芬顿体系性能方面的作用机制。
六、结论与展望本部分将总结基于α-FeOOH纳米复合材料构建的生物-电-芬顿体系在处理环境废水方面的研究成果。
α-FeOOH降解染料废水的实验研究摘要：以α-FeOOH粉体为催化剂构筑非均相芬顿体系，以染料为目标物考察制备条件和反应条件对α-FeOOH催化性能的影响及非均相芬顿体系中染料的快速降解.考察α-FeOOH加入量，H2O2加入量、pH 值、反应温度、酚类化合物浓度等反应条件对快速降解酚类化合物的影响，结合紫外分光光度计确定在相同时间内的最佳反应条件.初步确定染料在α-FeOOH非均相芬顿体系中的快速降解的机理.最终合成形了貌均一的α-FeOOH，得出了反应温度、pH、酚类化合物浓度对实验结果的影响并初步确定出染料在α-FeOOH 非均相芬顿体系中的快速降解的机理.关键词：α-FeOOH；非均相芬顿体系；酚类化合物；紫外分光光度计Ra pi d Deg ra da ti o n Dy e Was tew a ter Wi th α-FeOOH Abstract : Α-FeOOH powder catalyst to build heterogeneous Fenton's systems, aim to dye inspection preparation conditions and effect of reaction condition on catalytic performance of α-FeOOH heterogeneous Fenton and the rapid degradation of the dye in the system . With the help of the UV spectrophotometer , Study on the effect of the number of α-FeOOH，pH the temperature ，concentration of phenolic compounds and some other conditions on the reault. And finally get out how the those conditions act on the result and how it works. Keywords:α-FeOOH ；Heterogeneous Fenton's systems ；Phenolic compounds ；UV spectrophotometer 染料废水主要来自印染工业加工过程中的各个工序所排放的混合废水.主要包括印染工业废水和染料生产废水.染料废水的成分复杂多变，不易生物降解且含有毒性物质，可生化性差，一直是废水处理领域的难题，而染料废水的处理难题主要在于色度较大而难于脱色，并且含有大量有机物不易降解.Fenton法具有高效、快速、彻底等特点染料废水的处理常用方法.Fenton 试剂（Fe2 ++ H2O2）氧化技术是一种常见的高级氧化技术，具有反应快速、条件温和、设备简单、成本低等诸多优点，但传统Fenton 反应也有诸多不足，如铁离子使出水色度较高，且反应过程中会产生大量含铁污泥. 非均相Fenton 是将铁离子固定在合适的载体上，与均相Fenton 相比，非均相Fenton具有催化剂易分离、易回收、能循环利用等优点，既节约成本又防止了铁离子流失造成的污染，在废水处理中有着非常广阔的应用前景.本项目采用非均相Fenton法快速降解染料废水.羟基铁（FeOOH）能带带隙一般为2.2v左右，其最大激发波长560nm，能够较好的对环境中的有机物进行光催化降解，同时羟基氧化物本身特有的很多性质使其具有很大的催化潜力，尤其是用于水溶液中的催化氧化过程.FeOOH在催化臭氧氧化、降解、非均相芬顿体系、光催化等方面都有应用.羟基铁的晶型有α、β、γ、δ四种，在非均相芬顿体系中α-FeOOH 的催化效果最佳.对于非均相芬顿反应，催化剂的表面性质对最终结果有很大影响，所以对制备条件进行优化，制备性能稳定、形貌均一的催化剂可以为非均相芬顿反应工业化奠定基础.本项目正是基于这一出发点，拟制备形貌均一的α-FeOOH，并将其应用于非均相芬顿体系，研究其对染料快速降解.因此，本项目的研究工作具有较强的科学意义和潜在的应用前景.1 实验部分1.1实验药品与仪器1.1.1实验仪器表1.1 实验仪器仪器设备名称型号生产厂家调速多用振荡器HY-2 常州国华电器有限公司磁力加热搅拌器78-1 常州国华电器有限公司电热恒温鼓风干燥箱101-2-S 上海跃进医疗器械厂循环水式真空泵SH2-D(Ⅲ) 巩义市予华仪器有限责任公司型电子天平BS124 北京赛多利斯仪器设备有限公司pH计DELTA 320 梅特勒-托利多仪器有限公司紫外-可见分光光度计Agilent8453 美国Agilent仪器公司扫描电子显微镜JEM-200CX 日本电子1.1.2实验药品表1.2 实验药品药品名称纯度生产厂家九水硝酸铁分析纯天津市凯通化学试剂有限公司氢氧化钾分析纯天津市天新精细化工开发中心苯酚分析纯天津市永大化学试剂开发中心30%双氧水分析纯天津光复科技发展有限公司1.2.1制备过程用去离子水配制0.2 mol·L-1和0.6mol·L-1 Fe（NO3）3溶液500mL置于1000mL的广口瓶中，同时配置0.2 mol·L-1，0.4 mol·L-1，0.6 mol·L-1的KOH溶液各500 mL，用分液漏斗以恒定的速度向加有0.01g十二烷基硫酸钠粉末的Fe（NO3）3中缓慢引入KOH溶液溶液至充分混合.大概需要0.5h左右.继续搅拌0.5h ，之后静置陈化1.5小时[3]，将其引入反应釜聚四氟乙烯内胆中，反应物占内胆容积的4/5，反应物中Fe（NO3）3的浓度为0.2和0.6 mol·L-1，矿化剂KOH的浓度分别为0.2，0.4，0.6 mol·L-1.将反应釜密闭，放入电热恒温鼓风干燥箱里调在不同的温度（80℃，100℃，120℃，140℃）下保温，干燥八小时.取出后静置冷却至室温，然后用0.45μm的滤膜在循环水式真空泵下反复抽滤，并用去离子水清洗6次，无水乙醇脱水2次，同时用pH试纸检测滤液的pH，以此判断NO32-是否清洗干净，然后将所得的含少量水分的α-FeOOH固体在四十摄氏度下鼓风脱水烘干两小时，干燥后用研钵研磨成粉末，利用日本JEM-200CX型投射剪子显微镜观察粉末颗粒的大小和微观相貌，并用衍射（SAED）研究所得产物的结构[1].1.2.2扫描电镜分析图1 SEM扫描电镜成像粉体得到的TEM显示产物边界不清，彼此间连成一片，为无定形态，由此图看间接的出产物质量符合实验要求.1.3 催化剂降解实验1.3.1准备配制50mg/L的靛蓝胭脂红溶液，3%的过氧化氢溶液，不同条件下得到的催化剂，使催化剂在混合溶液中的浓度达到1g/L.1.3.2实验及检测将上述混合液静置10min离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.1.3.3做标准曲线设置从小到大的七组靛蓝胭脂红浓度梯度，测定各样在560nm下的吸光度值并作吸光度值标准曲线如下：图2标准曲线y=0.00574+0.03469x ; R2=0.998942产品的性质分析2.1KOH浓度对降解效果的影响取向三份0.6mol/LFe(NO3)3引入0.2mol/L，0.4mol/L，0.6 mol/LKOH溶液得到的催化剂样品引入50mg/L蓝胭脂红和3%的苯酚的混合液中使催化剂浓度达到1g/L.将上述混合液静置10min经离心机离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.计算残余靛蓝胭脂红的浓度和催化剂的降解能力.图3 浓度-降解率关系图由此组对比可以看出增大碱的浓度即提高pH可以大幅度的增加所得催化剂的降解性能，当碱的浓度达到0.5mol/L左右时催化剂的降解能力达到最大，继续增加催化的浓度催化剂的降解能力反而下降，所以在KOH为0.5mol/L时催化效果最好.2.2 混合液烘干处理温度对催化剂降解效果的影响取分别在80℃，100℃，120℃，140℃下处理的0.4mol/L KOH，0.6mol/L Fe(NO3)3混合液所得的催化剂引入50mg/L蓝胭脂红和3%的苯酚的混合液中使催化剂浓度达到1g/L.将上述混合液静置10min经离心机离心分离得到上清液，用紫外分光光度计测定560nm下的各组剩余靛蓝胭脂红的吸光度值.计算残余靛蓝胭脂红的浓度和催化剂的降解能力.图4 处理温度-降解率关系曲线从由此组对比可以看出增0.4mol/L KOH，0.6mol/L Fe(NO3)3混合物的处理温度对催化剂的降解作用有着显著地影响，温度越高催化剂降解作用越弱，因此为达到所要的结果该类催化剂的前处理温度不应高于100℃，通过不同温度处理的催化剂粉末的TMD可以观察到低温下粉末的TMD均显示颗粒细小，边界不清，彼此间两成一片，为无定形态.查阅文献当温度为200℃及以上，保温6h时，在KOH的浓度很大或者很小时所得到的粉末均为大颗粒，单颗颗粒的SAED为六方相α-Fe2O3粉末，所得产物已经失去了大部分的催化降解的能力[2].2.3 作用机理可能的作用机理：≡FeIII–OH + H2O2→(H2O2)S(H2O2)S→(≡FeII·O2H)+H2O(≡Fe·O2H)→≡FeII+HO2·≡FeII+H2O2→≡Fe-OH+·OH≡Fe-OH+HO2·/O2·→≡FeII+H2O/OH-+O2·OH + ≡FeII→≡FeIII-OHHO2· + HO2·→ (H2O2)S+O2·OH+HO2·/O2·-→H2O +O23结论部分（1）pH对催化剂降解性能的影响是非线性的，当达到一定值时其催化作用达到峰值，过低或者过高都会降低其催化降解性能.（2）前处理温度可以显著的影响催化剂的催化性能，温度越高越不利于α-FeOOH的产生而是产生了α-Fe2O3.（3）非均相芬顿法的机理初步可以认为是利用反应过程中生成的二价铁离子与过氧化氢产生的羟基来氧化有机物.致谢参考文献[1-2] 欧平，徐刚，侯晓红等. KOH和温度对水热合成α-FeOOH纳米线的影响. 浙江大学学报（工学版）. 42(7)：1263-1265.[3] 孟倩，赵琳，周弋丁等. FeOOH的制备及其催化降解苯酚的性能研究. 大学生科创学刊. 2(1): 22-23.。
