Pengenalan keputusan
Menggunakan gangue arang batu (CG) sebagai bahan mentah, gangue arang batu ubah suai besi-kuprum (Fe2O3-CuO/rCG) telah disediakan melalui pengkalsinan, larut lesap asid dan pengubahsuaian logam. Morfologi dan struktur Fe2O3-CuO/rCG telah dicirikan dan dianalisis, dan kecekapan degradasi dan mekanisme sistem Fe2O3-CuO/rCG/H2O2 pada benzotriazole pencemar organik heterosiklik nitrogen yang sukar didegradasi (BTA) telah dikaji.
Keputusan menunjukkan bahawa luas permukaan khusus dan jumlah isipadu liang Fe2O3-CuO/rCG meningkat dengan ketara selepas pengubahsuaian, dan Fe2O3 dan CuO berjaya diisi dalam liang bahan;
Keadaan penyediaan optimum Fe2O3-CuO/rCG ialah suhu pengkalsinan 650 darjah, masa pengkalsinan 3 jam, dan kepekatan pemuatan ion logam 0.07 mol/L;
Mekanisme Fe2O3-CuO/rCG gandingan sistem seperti Fenton untuk mengalih keluar BTA terutamanya termasuk penjerapan dan degradasi pemangkin. Penjerapan terutamanya termasuk pengisian lompang, penjerapan ligan dan ikatan hidrogen. Dalam proses degradasi katalitik, OH dan 1O2 adalah spesies aktif utama, dan 1O2 adalah dominan. Kitaran redoks Fe2+/Fe3+ dan Cu+/Cu2+ mempercepatkan penjanaan spesies aktif dalam sistem seperti Fenton.
Pembangunan inovatif
1. Sediakan pemangkin seperti Fenton baharu menggunakan gangue arang batu sisa pepejal industri (CG), dan kemudian serap dan degradasi benzotriazole (BTA) dalam air sisa.
2. Luas permukaan khusus dan jumlah isipadu liang Fe2O3-CuO/rCG meningkat dengan ketara berbanding dengan CG, dan Fe2O3 dan CuO berjaya dimuatkan.
3. Kesan penjerapan termasuk pengisian liang, ikatan hidrogen dan penjerapan ligan. OH dan 1O2 adalah spesies aktif utama dalam proses degradasi pemangkin, dan 1O2 adalah dominan.
4. Cu+ menggalakkan kitaran Fe3+/Fe2+, memainkan kesan sinergistik dan menguatkan H2O2 untuk menghasilkan spesies oksigen yang lebih aktif.
Pengenalan teks penuh
Gangue arang batu (CG) ialah sisa pepejal industri yang dijana semasa perlombongan arang batu dan pencucian. Mengikut statistik, CG negara saya telah terkumpul lebih daripada 7 bilion tan dan terus berkembang pada kadar 280 juta tan setahun. Berbanding dengan output CG yang besar, kecekapan penggunaan CG masih sukar untuk memenuhi keperluan rawatannya yang besar. Jika ia tidak dikendalikan dengan betul, ia akan menyebabkan kemudaratan kepada alam sekitar, seperti pelepasan gas berbahaya yang disebabkan oleh pembakaran spontan gunung gangue, dan kemasukan logam berat ke dalam air bawah tanah dan pencemaran badan air yang disebabkan oleh hakisan air hujan. Pada masa ini, kaedah penggunaan sumber untuk CG termasuk penjanaan kuasa pembakaran, membuat bahan binaan dan mengekstrak produk kimia.
Air sisa kimia mengandungi kepekatan tinggi bahan fenolik, hidrokarbon aromatik polisiklik dan sebatian heterosiklik nitrogen (NHCs). Antaranya, NHC mempunyai ekotoksisitas yang lebih tinggi daripada hidrokarbon aromatik polisiklik yang serupa kerana kekutubannya yang tinggi. NHC seperti benzotriazole (BTA) mempunyai kesan negatif terhadap kualiti alam sekitar dan kesihatan manusia kerana ketoksikan, karsinogen dan mutageniknya. Pada masa ini, kaedah untuk merawat sebatian toksik refraktori berkepekatan tinggi termasuk kaedah biologi (bioaagmentasi atau gabungan proses), kaedah fizikal (teknologi penjerapan, pengekstrakan dan rawatan membran) dan kaedah kimia (proses pengoksidaan lanjutan).
Dalam kertas kerja ini, CG digunakan sebagai bahan mentah untuk menyediakan Fe2O3-CuO/rCG melalui pengkalsinan, larut lesap asid dan pengubahsuaian logam, dan pencirian serta analisisnya telah dijalankan. Kecekapan penjerapan dan degradasi dan mekanisme sistem Fe2O3-CuO/rCG/H2O2 pada BTA dalam air telah dikaji.
1) Selepas CG diubah suai menjadi Fe2O3-CuO/rCG, luas permukaan khusus dan jumlah isipadu liang meningkat dengan ketara, dan tapak penjerapan meningkat; Fe2O3 dan CuO berjaya diisi dalam liang bahan, yang kondusif untuk penjerapan dan degradasi BTA.
2) Keadaan penyediaan optimum Fe2O3-CuO/rCG: suhu pengkalsinan 650 darjah , masa pengkalsinan 3 jam, kepekatan pemuatan ion logam 0.07 mol/L. Keadaan tindak balas optimum untuk Fe2O3-degradasi CuO/rCG BTA: BTA kepekatan jisim awal 30 mg/L, Fe2O3-dos CuO/rCG 2 g/L, kepekatan H2O2 7 mmol/L, pH 5~9 boleh mencapai kesan degradasi yang baik.
3) Fe2O3-CuO/rCG boleh mengalih keluar BTA dengan baik dalam dua kitaran pertama, dan kadar penyingkiran BTA masih boleh mencapai 75.15% selepas penggunaan kedua; kadar penyingkiran TOC dalam dua kitaran pertama ialah 87.69% dan 65.64%, dan kadar penyingkiran TN masing-masing ialah 84.27% dan 48.04%.
4) Terdapat dua mekanisme utama untuk penyingkiran BTA oleh sistem Fenton berganding Fe2O3-CuO/rCG: penjerapan dan degradasi pemangkin. Penjerapan terutamanya termasuk pengisian celah, ikatan hidrogen dan penjerapan ligan. Spesies aktif dalam proses degradasi katalitik ialah ·OH dan 1O2, dan 1O2 adalah dominan. Fe2O3-CuO/rCG yang disediakan dalam kajian ini dapat merealisasikan penggunaan sumber CG dan rawatan air sisa kimia yang mengandungi BTA yang cekap dan berkos rendah, supaya mencapai tujuan merawat sisa dengan sisa dan menukar sisa menjadi harta karun, dengan karbon rendah, penjimatan tenaga, kecekapan tinggi dan perlindungan alam sekitar.