層狀硅酸鋅-FeO-x光催化-Fenton氧化降解酚類污染物研究

層狀硅酸鋅-FeO_x光催化-Fenton氧化降解酚類污染物研究層狀硅酸鋅-FeO_x光催化-Fenton氧化降解酚類污染物研究

摘要：本研究通過(guò)制備出一種層狀硅酸鋅-FeO_x復(fù)合光催化材料，并將其應(yīng)用于Fenton氧化降解酚類污染物的實(shí)驗(yàn)中。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料能夠有效地催化降解酚類污染物，具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。此外，我們還探究了不同因素對(duì)光催化降解效果的影響，如溶液的酸堿度、催化劑的負(fù)載量、Fenton試劑的濃度等。本研究對(duì)于開(kāi)發(fā)高效、低成本的酚類污染物治理技術(shù)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：層狀硅酸鋅-FeO_x、光催化、Fenton氧化、酚類污染物、降解

1.引言

酚類污染物廣泛存在于工業(yè)廢水、農(nóng)藥殘留以及能源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域中，對(duì)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)發(fā)高效、低成本的酚類污染物治理技術(shù)具有重要意義。目前，光催化和Fenton氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水處理領(lǐng)域。然而，單一的光催化或Fenton氧化技術(shù)在酚類污染物的降解中存在一定的限制。因此，將兩種技術(shù)相結(jié)合，可以充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，提高酚類污染物的降解效果。

2.實(shí)驗(yàn)

2.1材料制備

首先，采用溶膠-凝膠法制備出硅酸鋅-FeO_x納米復(fù)合材料。將適量的硅酸鋅溶液與一定比例的Fe(NO_3)_3溶液混合，攪拌均勻形成均相溶液。然后，將溶液煅燒于700℃下，得到硅酸鋅-FeO_x復(fù)合材料。對(duì)合成的復(fù)合材料進(jìn)行表征，包括X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析。

2.2光催化-Fenton氧化實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)中，我們選取酚類污染物苯酚為模型污染物，以復(fù)合材料為催化劑進(jìn)行光催化-Fenton氧化降解試驗(yàn)。將苯酚溶液與一定濃度的Fenton試劑進(jìn)行混合，并加入不同負(fù)載量的復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的光照反應(yīng)，采用高效液相色譜（HPLC）分析苯酚的降解程度。

3.結(jié)果與討論

3.1材料表征結(jié)果

經(jīng)過(guò)XRD分析，發(fā)現(xiàn)制備得到的復(fù)合材料主要由硅酸鋅和Fe_2O_3組成。SEM結(jié)果顯示，復(fù)合材料具有層狀結(jié)構(gòu)，顆粒均勻分布。能譜分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了復(fù)合材料的成分。

3.2光催化-Fenton氧化效果

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料在光催化-Fenton氧化試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的催化活性。通過(guò)調(diào)節(jié)光照時(shí)間和催化劑負(fù)載量，得到最佳的反應(yīng)條件。在最優(yōu)條件下，苯酚有較高的降解率，達(dá)到90%以上。

3.3影響因素分析

我們還探究了溶液的酸堿度、催化劑的負(fù)載量和Fenton試劑的濃度對(duì)光催化-Fenton氧化效果的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，堿性條件下反應(yīng)速率較快，原料溶液由酸性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詴r(shí)，反應(yīng)速率達(dá)到最大值。此外，適當(dāng)提高催化劑的負(fù)載量和Fenton試劑的濃度，有助于提高降解效果。

4.結(jié)論

本研究成功制備出層狀硅酸鋅-FeO_x復(fù)合光催化材料，并證明其在Fenton氧化降解酚類污染物中具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。此外，我們還探究了不同因素對(duì)光催化降解效果的影響，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高效、低成本的酚類污染物治理技術(shù)提供了一定的參考價(jià)值。然而，仍然需要進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化制備工藝，并進(jìn)行更加復(fù)雜的廢水體系研究，以進(jìn)一步驗(yàn)證該復(fù)合材料的應(yīng)用潛力本研究成功制備出層狀硅酸鋅-FeO_x復(fù)合光催化材料，并證明其在Fenton氧化降解酚類污染物中具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)節(jié)光照時(shí)間和催化劑負(fù)載量，達(dá)到了最佳的反應(yīng)條件，使降解率超過(guò)90%。實(shí)驗(yàn)證明，在堿性條件下反應(yīng)速率較快，催化劑負(fù)載量和Fenton試劑濃度的提高有助于提高降解效