本研究制备出一种新颖的铁碳复合材料（FeCN），以该材料作为催化剂，探究其活化过一硫酸盐（PMS）降解亚甲基蓝（MB）的效果，并研究了FeCN质量浓度、PMS浓度、温度、初始PH值，MB的初始质量浓度对亚甲基蓝降解效果的影响。实验结果表明在同时加入催化剂和PMS的条件下，亚甲基蓝（MB）有着很好的降解效果，同时催化剂（FeCN）对亚甲基蓝 （MB）有一定的吸附作用。催化剂和PMS的最佳投加浓度分别为0.3g/L和0.25mM，此时亚甲基蓝降解率可达90%以上。在25，35，45℃时，亚甲基蓝的降解率相差不大，证明温度对该反应的影响较小。在中性和偏碱性条件下，亚甲基蓝降解效果较好。随着体系中亚甲基蓝浓度增加，亚甲基蓝的降解率会随之下降。本研究制备的新材料降解效果良好，可为亚甲基蓝废水处理提供一种新的思路和方法。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 4
1. 材料与方法 5
1.1. 试剂与仪器 5
1.2. FeCN的制备 5
1.3. 催化剂活性测试实验 5
1.4. 各种理化条件对亚甲基蓝降解率的影响 5
1.4.1. FeCN投加量对亚甲基蓝降解率的影响 5
1.4.2. PMS投加量对亚甲基蓝降解率的影响 5
1.4.3. 温度对亚甲基蓝降解率的影响 6
1.4.4. 初始PH值对亚甲基蓝降解率的影响 6
1.4.5. 初始亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝降解率的影响 6
2. 结果与分析 6
2.1. FeCN活化PMS效果分析 6
2.2. FeCN投加量对亚甲基蓝降解率的影响 7
2.3. PMS投加量对亚甲基蓝降解率的影响 7
2.4. 温度对亚甲基蓝降解率的影响 8
2.5. 初始pH值对亚甲基蓝降解率的影响 9
2.6. 初始亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝降解率的影响 9
3. 讨论 10
3.1. 活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝技术路线的分析 10
3.2. PMS活化方 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
法的分析 10
3.3. 各种理化条件对降解效果影响的分析 10
4. 结论与展望 10
4.1. 结论 10
4.2. 展望 11
致谢 11
参考文献 12
一种新颖铁碳复合材料活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝的研究
引言
引言
染料废水是一种比较难处理的有机废水，具有色度大，成分复杂，碱性强，处理困难的特点，处理时需采用不同于一般废水治理的方法[1]。所以，探索高效环保的工艺方法用以去除印染废水中难降解污染物渐渐成为国内外研究的热点。在以往研究中发现，化学氧化处理技术可以有效去除废水中难以被微生物去除的有机污染物，其中高级氧化技术是一种最为常用且高效的处理方法，该方法处理过程中产生的活性自由基具有很高的化学活性，易与有机物质发生反应，使染料脱色，废水得到有效处理[2]。
传统的高级氧化技术通常以氢氧根自由基为活性物种，比较典型的氧化方法有：臭氧氧化、UV/H2O2技术、Fenton试剂（Fe2+/H2O2）反应、类Fenton反应（紫外光或非紫外光照射下的Fe3+/H2O2试剂）等[3]。在以上方法中，Fenton氧化技术较为常见且广泛应用。但在实际应用中，该工艺存在成本较高，条件难于控制，腐蚀性大的缺点。近年来逐步发展起来的以硫酸根自由基的新型氧化技术因其快速高效、适用范围广的特点，展现出了十分广阔的应用前景[4]。硫酸根自由基主要通过活化过硫酸盐产生，以单过硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS）为氧化剂，较为常见的活化方法通常是在光、热或者过渡金属离子条件下产生硫酸根自由基，来降解有机污染物[5,6,7,8,9]。但是这些方法存在耗能成本较高，存在二次污染的问题，不能够广泛大规模应用于实际。
通过对国内外学者研究现状的梳理我们发现目前有关活化过硫酸盐相关研究主要聚焦在一下几点：(1) 过渡金属活化方式较为经济且效率较高, 但易产生铁泥并导致金属的聚集, 在未来需寻找更为环保的过渡金属催化剂[8,10,11]。(2) 热活化的耗能较高, 设备运行维护费用较高, 若本身废水温度较高即可利用此能量进行活化[5]。(3) 紫外光活化法较其他方式效果较好、耗能较低, 在未来的发展前景更为广阔[8,12]。新型的碳材料如活性炭、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、氧化石墨烯由于其结构与化学特性的特殊性，许多科学家及学者都对新型碳材料在污染物治理方面做了大量的研究。物理和化学的改良能够制造多孔结构，调节碳材料的表面酸碱性，改善碳材料的吸附性能和催化能力。比表面积是碳材料的重要性质。比表面积越大，污染物接触碳材料的机会越大，吸附性能就会增强，有利于污染物的降解。同济大学肖蓝等指出氧化石墨烯表面含有羟基、羧基、环氧基等含氧基团，具有良好的亲水性，表面的负电荷较高，可以有效处理水中金属离子以及用于处理带正电荷的染料废水[13]。还原氧化石墨烯表面的含氧基团被部分还原，材料表面的电势被增大，对于处理表面带负电荷的有机染料废水及部分阴离子污染物都具有很好的效果。氮含量和石墨化度是影响碳材料催化能力的重要因素。碳材料中氮含量的提高，会减少氧含量百分比，过量的含氧官能团会干扰电子的转移，同样氧含量的减少有利于增加碳材料的还原能力.庞娅等通过制备磁性氮掺石墨烯，使用MNG为活化剂，活化过硫酸钾产生硫酸根自由基降解废水中的亚甲基蓝，结果表明在酸性体系下，水中亚甲基蓝去除率高达90%以上，且该催化剂重复利用4次后，降解效率依然达60%以上[14]。
鉴于当前水污染治理存在的突出难点问题，本研究从实际存在的挑战出发，利用高级氧化技术氧化能力强，反应速度快，反应彻底等优点，再利用有机金属框架化合物元素均匀分布的优点，以及有金属框架中富含的碳氮减少煅烧过程中金属的团聚，煅烧过程中形成的碳氮材料与铁键合，合成具有特定形貌的复合材料。利用这种新颖的铁碳复合材料(FeCN)作为催化剂活化过一硫酸盐PMS，以染料废水中的代表性阳离子染料亚甲基蓝（MB）为目标降解物，研究FeCN投加量，PMS投加量，温度，初始PH值等因素对降解率的影响。该方法操作简单，耗能较少，有望解决当前染料废水的处理难题，同时为实际的应用提供技术支持。

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