δ-MnO2及MnO2-TiO2复合物对酚的去除作用

论文摘要

近年来,利用金属氧化物去除水中污染物的课题,越来越引起人们的研究兴趣。如把TiO2、Fe2O3、MnO2等变价金属氧化物用作新型环境材料,已成为国内环境领域的研究热点。酚类物质为原生质毒物,属高毒物质,因此含酚废水的治理成为人们非常关注的问题。本论文以含酚模拟废水为处理对象,研究了化学合成二氧化锰及MnO2-TiO2复合物对水中酚的去除作用。论文的主要研究内容和结果总结为:1、几种二氧化锰的制备和除酚效果初评用不同的方法制备了十二种MnO2样品,并对它们的除酚效果进行了实验测定。结果表明:用MnSO4与强氧化剂迅速反应得到的二氧化锰表面活性高、吸附性能好;用NaClO3作氧化剂反应得到的二氧化锰,吸附性能居中;而经高温烧结得到的二氧化锰的吸附性能最差。2、δ-MnO2对苯酚的去除作用对MnSO4与KMnO4反应得到的δ-MnO2的性质及除酚作用进行了详细研究,结果表明:（1）MnO2为δ型,颗粒呈准球形,平均粒径为250nm,比表面积为94.18m2/g,表面羟基数为2个/nm2。（2）δ-MnO2对苯酚有优良的去除效果。吸附前MnO2悬浊液的pH值是影响去除效果的关键因素,降低pH值有利于苯酚的去除。在室温下,当pH=2.0、MnO2投加量为500mg/L、苯酚初始浓度为100mg/L、吸附时间为60min时,去除率可达80%。（3）δ-MnO2对苯酚的吸附去除过程进行得较快,在本实验条件下,开始10min去除率增加较快,以后随时间的增加,去除率增加缓慢,60min基本达到平衡。（4）固体浓度为500mg/L时,苯酚在δ-MnO2表面的吸附等温线符合Langmuir型,升高温度吸附等温线下移,不利于吸附;在一定范围内,增加δ-MnO2的投放量使苯酚的去除率提高。（5）溶液中添加阴离子Cl-、NO3-及PO43-不利于δ-MnO2对苯酚的去除;pH值在2～9范围内,溶液中添加阳离子Ca2+、Al3+也不利于对苯酚的去除,但当pH>4时,添加Fe3+对苯酚的吸附去除有协同作用。（6）δ-MnO2在吸附去除溶液中苯酚的过程中,当在较低pH值下进行时,伴有少量的溶液锰生成;而在较高pH值下进行时,没有溶解锰生成。δ-MnO2去除苯酚主要是吸附作用的结果。3、MnO2-TiO2复合物对苯酚的去除作用对TiCl4与KMnO4反应得到的MnO2-TiO2复合物,研究了反应条件对处理效果的影响及MnO2-TiO2复合物对酚的去除作用,结果表明:（1）MnO2-TiO2复合物中MnO2为无定型;依制备条件的不同TiO2为金红石型或锐钛矿型。沸腾回流条件下,TiCl4溶液与KMnO4溶液反应得到的MnO2-TiO2复合物比表面积为741.078m2/g。（2）MnO2-TiO2复合物具有很高的界面吸附除酚能力,对苯酚有优良的吸附去除效果,吸附前复合物悬浊液的pH值是影响去除效果的关键因素,降低pH值有利于苯酚的去除。（3）MnO2-TiO2复合物对苯酚的吸附去除过程进行得较快,在本实验条件下,开始5min去除率增加较快,以后随时间的增加,去除率增加缓慢,120min基本达到平衡。（4）固体浓度为500mg/L时,苯酚在MnO2-TiO2复合物表面的吸附等温线符合Langmuir型,升高温度吸附等温线上移,利于吸附;在一定范围内,增加MnO2-TiO2复合物的投放量使苯酚的去除率提高。（5）利用MnO2-TiO2复合物作为光催化剂,对苯酚进行了降解实验。研究表明,不同煅烧温度、不同催化时间、不同晶型、不同反应液的pH值对光催化效果有不同的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 立题的背景及意义
• 1.2 金属氧化物／水界面的吸附模式与理论概述
• 1.2.1 金属氧化物－水界面上的配位现象
• 1.2.2 金属氧化物／氢氧化物表面的吸附
• 1.2.3 吸附作用与吸附理论
• 1.2.4 影响金属氧化物表面吸附的因素
• 1.3 吸附技术的应用与发展
• 1.4 二氧化锰在环境治理中应用的研究概况
• 1.5 光催化反应机理
• 1.6 光催化氧化技术的应用与发展
• 1.6.1 负载型二氧化钛光催化剂在环境治理中应用的研究概况
• 1.6.2 负载型光催化剂的制备与应用
• 1.7 立题的依据和主要研究内容
• 2的制备和除酚效果初评'>第二章 δ-MnO₂的制备和除酚效果初评
• 2.1 引言
• 2.2 几种二氧化锰的制备及性质
• 2.2.1 实验仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.3 二氧化锰对苯酚的去除效果的初步评价
• 2.3.1 水中苯酚的分析方法
• 2.3.2 二氧化锰对苯酚的吸附实验
• 2.3.3 二氧化锰对苯酚的去除效果
• 2 的性质表征'>2.4 δ－MnO₂的性质表征
• 2.4.1 方法原理
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.5 小结
• 2对苯酚的吸附特性'>第三章 δ-MnO₂对苯酚的吸附特性
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 主要仪器与设备
• 3.2.2 实验试剂
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸附时间对苯酚去除效果的影响
• 3.3.2 pH 值对苯酚去除效果的影响
• 3.3.3 温度的影响
• 2 投加量对吸附的影响'>3.3.4 MnO₂投加量对吸附的影响
• 2去除苯酚的影响'>3.3.5 阴离子对δ－MnO₂去除苯酚的影响
• 2 去除苯酚的影响'>3.3.6 阳离子对δ－MnO₂去除苯酚的影响
• 2 溶解性考察'>3.3.7 处理过程中δ－MnO₂溶解性考察
• 3.4 小结
• 2-TiO₂复合物的制备'>第四章 MnO₂-TiO₂复合物的制备
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要仪器与试剂
• 2-TiO₂ 复合物的制备'>2.2 MnO₂-TiO₂复合物的制备
• 2-TiO₂复合物制备过程Ti⁴⁺反应程度的测定'>2.3 MnO₂-TiO₂复合物制备过程Ti⁴⁺反应程度的测定
• 4+的分析方法'>2.3.1 溶液中Ti⁴⁺的分析方法
• 4+反应程度的测定方法'>2.3.2 Ti⁴⁺反应程度的测定方法
• 4+反应程度的测定'>2.3.3 不同制备温度下Ti⁴⁺反应程度的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2-TiO₂复合物制备方法Ⅰ过程中各因素对除酚效果的影响'>2.4.1 MnO₂-TiO₂复合物制备方法Ⅰ过程中各因素对除酚效果的影响
• 2-TiO₂复合物制备方法Ⅱ过程中各因素对除酚效果的影响'>2.4.2 MnO₂-TiO₂复合物制备方法Ⅱ过程中各因素对除酚效果的影响
• 2.5 复合物的XRD 图谱
• 3 机理分析
• 4 小结与展望
• 2-TiO₂复合物对苯酚的吸附特性及光催化的初步研究'>第五章 MnO₂-TiO₂复合物对苯酚的吸附特性及光催化的初步研究
• 2-TiO₂ 复合物对苯酚的吸附特性研究'>1 MnO₂-TiO₂复合物对苯酚的吸附特性研究
• 1.1 引言
• 1.2 实验
• 1.2.1 主要仪器与设备
• 1.2.2 实验试剂
• 1.2.3 复合物的制备
• 2-TiO₂ 复合物的性质表征'>1.3 MnO₂-TiO₂复合物的性质表征
• 2-TiO₂ 复合物物相分析'>1.3.1 MnO₂-TiO₂复合物物相分析
• 2-TiO₂ 复合颗粒物的形貌和粒度'>1.3.2 MnO₂-TiO₂复合颗粒物的形貌和粒度
• 2-TiO₂复合颗粒物的比表面积'>1.3.3 MnO₂-TiO₂复合颗粒物的比表面积
• 1.3.4 复合物的Zeta 电位分析
• 1.4 结果与讨论
• 1.4.1 吸附时间对苯酚去除效果的影响
• 1.4.2 pH 值对苯酚去除效果的影响
• 1.4.3 吸附温度的影响
• 2- TiO₂ 复合物投加量对去除效果的影响'>1.4.4 MnO₂- TiO₂复合物投加量对去除效果的影响
• 1.5 小结
• 2 光催化的初步测试
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要仪器与设备
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 复合物的制备
• 2.2.4 光催化反应器装置
• 2.2.5 实验方法
• 2.3 光催化氧化苯酚反应机理
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 复合物中二氧化钛的晶型对复合物光催化活性的影响
• 2.4.2 不同煅烧温度对复合物去除苯酚效果的影响
• 2.4.3 苯酚溶液初始pH 值对复合物降解率的影响
• 2-TiO₂ 复合物对苯酚的光催化降解率的影响'>2.4.4 MnO₂-TiO₂复合物对苯酚的光催化降解率的影响
• 2.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢