某工业大学-毕业设计.ppt

1、PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的催化纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解降解偶氮染料偶氮染料均相均相Fenton氧氧化技术化技术 非均相非均相Fenton氧化法氧化法印染印染废水废水印染废水的主要污染物Fe2+Fe3+H2O2Fe3+Fe2+H+OH-OHHO2+H2O2+约占整个工业废水排放量的35%我国印染废水排放量约为每天300400吨 目前在生产过程中应用最多的纤维用染料 具有较高的生物毒性，潜在的致癌致敏性 全国每年产生印染废水约为16亿吨引 言离子交换树脂离子交换树脂活性炭和人造沸石活性炭和人造沸石海藻酸钠海藻酸钠纤维类载体纤维类载体分子筛分子筛膨润土膨润土非均相非均相Fenton

2、催化剂催化剂载体载体无机载体无机载体有机载体有机载体何莼、K.Fajerwerg郑展望、N.GabrieleJ.Feng董永春、J.FernandezV.V.Ishtchenko赵进才、S.Sabbi纤维类材料具有机械性能和化学稳定性良好的优点，而且能够制备成线、无纺布和各种纺织织物等多种形式，以满足各种反应器对催化剂形态尺寸的要求，从而在制备非均相Fenton催化剂方面展现出广阔的应用前景。聚丙烯腈纤维和羊毛纤维的机械性能和化学稳定性不够理想，而且pH较高时会导致其制备的催化剂活性大幅度下降，这些不足限制了这两种纤维在有机废水处理中的进一步应用。引言聚四氟乙烯(PTFE)纤维的特殊分子结构，

3、使其具有极佳的化学稳定性，能承受大部分强酸、强碱、强氧化剂和各种有机溶剂的作用且对各种射线辐射具有极高的防护能力。本课题使用丙烯酸为单体对其进行接枝反应：CF2CF2X+COOHCHCH2yCF2CF2nCF2CF2mCHCHaCOOHCF2CF2pCF2CF2qCH2CbCOOH+引言本文首先通过辐射接枝法对PTFE纤维进行改性得到丙烯酸接枝PTFE纤维（Ac-PTFE），然后将其与Fe3+进行配位反应制备了改性PTFE纤维铁配合物，并将其作为非均相Fenton催化剂应用于偶氮染料活性红195的降解反应过程中。重点研究了pH值对改性PTFE纤维铁配合物催化性能的影响，并对升高pH值导致其催化

4、活性有所降低的原因进行了分析。此外，通过增加配合物Fe3+配合量、增强辐射光强度和引入Cu2+或Ce3+等助金属离子等方法对改性PTFE纤维铁配合物的pH适用性的进行了改善研究。引言课题研究主要内容 pH值对Fe-Ac-PTFE催化性能影响1pH值影响Fe-Ac-PTFE催化活性原因考察23 Fe-Ac-PTFE的pH值适用性改善123一、pH值对Fe-Ac-PTFE催化性能影响1、染料脱色率020406080100120020406080100D(%)t(min)pH=3.0 pH=6.0 pH=10.0pH值对活性红195脱色率影响PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料

5、的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 一、pH值对Fe-Ac-PTFE催化性能影响(c)pH=10.0 （b)pH=6.0（a)pH=3.02、紫外可见光谱分析2003004005006007008000.00.51.01.52.02.53.00 min20 min40 min60 min80 min100 min120 min140 min160 min180 min200 min523.5nmAbsWavelength/nm294.5nm2003004005006007008000.00.51.01.52.02.53.00 min20 min40 min6

6、0 min80 min100 min120 min140 min160 min180 min200 min523.5nmAbsWavelength/nm294.5nm2003004005006007008000.00.51.01.52.02.53.00 min20 min40 min60 min80 min100 min120 min140 min160 min180 min200 min523.5nmAbsWavelength/nm294.5nmPTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 一、pH值对Fe-

7、Ac-PTFE催化性能影响不同pH值下活性红195降解反应脱色率及COD去除率3、COD去除率pH=3.0pH=6.0pH=10.0020406080100 D%COD Removal%PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 二、pH值影响Fe-Ac-PTFE催化活性原因考察 pH值对Fe-Ac-PTFE吸附活性红195影响1、对染料吸附性能0204060801001200.00.20.40.60.81.01.2Q(10-3mmol/g)t(min)pH=3 pH=6 pH=10PTFE纤维金属配合物对偶

8、氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 二、pH值影响Fe-Ac-PTFE催化活性原因考察 pH值对活性红降解过程中H2O2分解反应影响 2、H2O2的分解反应0204060801000.00.20.40.60.81.0C/C0t(min)pH=3.0 pH=6.0 pH=10.0PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 三、Fe-Ac-PTFE的pH值适用性改善（c）pH=10.0 (b)pH=6.0（a）pH=3 1、增加CFe-PTFE0

9、20406080100120020406080100D%t(min)CFe-PTFE=2.80mmol/g CFe-PTFE=2.18mmol/g CFe-PTFE=0.60mmol/g0306090120020406080100D%t(min)CFe-PTFE=2.80mmol/g CFe-PTFE=2.18mmol/g CFe-PTFE=0.6mmol/g0306090120020406080100D%t/min CFe-PTFE=2.80mmol/g CFe-PTFE=2.18mg/g CFe-PTFE=0.6mmol/gPTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降

10、解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 三、Fe-Ac-PTFE的pH值适用性改善紫外光辐射时活性红195在不同pH值条件下的降解反应2、增强辐射光020406080100120020406080100D(%)t(min)pH=3.0 pH=6.0 pH=10.0PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 三、Fe-Ac-PTFE的pH值适用性改善3、引入助金属离子 （a）Fe-Cu-Ac-PTFE （b）Fe-Ce-Ac-PTFE Ac-PTFE双金属配合物对染料降解反应的催化活性0

11、20406080100020406080100D(%)t(min)Fe1-Cu1-Ac-PTFE Fe3-Cu1-Ac-PTFE Fe1-Cu3-Ac-PTFE Fe1-Cu0-Ac-PTFE Fe0-Cu1-Ac-PTFE020406080100120020406080100D%t(min)Fe1-Ce1-Ac-PTFE Fe3-Ce1-Ac-PTFE Fe1-Ce3-Ac-PTFE Fe1-Ce0-Ac-PTFE Fe0-Ce1-Ac-PTFEPTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 三、Fe-Ac-P

12、TFE的pH值适用性改善(c)pH=10.0 （b）pH=6.0(a)pH=3.0 4、pH适用性考察020406080100120020406080100D%t(min)Fe1-Cu1-Ac-PTFE Fe1-Ce1-Ac-PTFE Fe-Ac-PTFE020406080100120020406080100D%t(min)Fe1-Cu1-Ac-PTFE Fe1-Ce1-PTFE Fe-Ac-PTFE020406080100120020406080100D%t(min)Fe1-Cu1-Ac-PTFE Fe1-Ce1-Ac-PTFE Fe-Ac-PTFEPTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属

13、配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 结论结论1.改性PTFE纤维铁配合物作为非均相Fenton催化剂能够有效催化偶氮染料活性红195的降解反应，然而升高溶液pH值会导致其催化活性逐渐降低。2.改性PTFE纤维铁配合物存在时，在各pH条件下活性红195的降解过程中染料分子中芳香环结构和共轭体系均遭到破坏，并随着反应的进行进一步发生矿化转化为无机物。然而升高溶液pH值不利于染料分子中芳香环结构和共轭体系的分解以及其矿化反应的进行。3.pH值升高会抑制染料在Fe-Ac-PTFE表面的吸附过程，而且不利于染料降解过程中H2O2的分解反应，这可能是导致

14、其在中性或碱性条件下催化活性显著降低的主要原因。PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程 4.增加配合物Fe3+配合量和增强辐射光均能够显著改善改性PTFE纤维铁配合物作为非均相Fenton催化剂的pH适用性，使其在pH较高条件下仍具有较高的催化活性。5.通过将Cu2+或Ce3+作为助金属离子，使其和Fe3+同时与Ac-PTFE进行配位反应能够制备了改性PTFE双金属配合物，而且该配合物中两种金属离子间能够产生协同效应，从而使其显示出明显高于单金属配合物的催化活性和pH适用性，即通过引入助金属离子也能够改善改性PTFE纤维铁配合物作为非均相Fenton催化剂的pH适用性。PTFE纤维金属配合物对偶氮染料的纤维金属配合物对偶氮染料的催化降解催化降解学生：刘林云导师：董永春教授专业：纺织化学与染整工程