染料诱导铁柱撑蒙脱石的可控制备及其同步降解有机污染物和还原重金属机理研究

The existence of heavy metals and organic contaminants in the industrial wastewater derived from various industries such as smelting, electroplating, printing and dyeing has threatened the human health and environment seriously. Thus, it is of great importance to develop novel and high efficient catalysts to removal heavy metals and organic contaminants simultaneously. This project aims to prepare efficient and controllable iron pillared montmorillonite composite according to the inducing effect by different dyes during the Fenton degradation process. The catalytic activities of the as-prepared catalyst for the degradation of organic contaminants and reduction of heavy metals will be investigated. To achieve controllable fabrication and activity optimization, the impact of valence and distribution of active iron, interlamellar and pore structure on the catalytic activity of the catalyst will be studied. Based on the analysis of the generation of main reactive species, the transfer of electron, pollutant intermediates and the form and valence state changes of heavy metals, the simultaneous catalytic pathway and mechanism will be discussed. This project proposal is expected to provide theoretical basis and technical guidance for the efficient heterogeneous Fenton degradation of combined pollutants in water.

冶炼、电镀、印染等行业排放的工业废水普遍同时存在重金属和有机污染物，对人类健康和生态环境构成严重威胁，因此开发新型高效催化剂，实现其对水中重金属和有机污染物的同步处理具有重要意义。本项目以天然层状粘土矿物蒙脱石为载体，在Fenton氧化过程中，通过不同特性染料在被降解过程中对活性铁的诱导作用，原位制备组分和微结构可控的铁柱撑蒙脱石催化剂，并对其非均相Fenton同步催化降解有机污染物和还原重金属性能进行研究。通过研究制备过程中不同染料对铁柱撑蒙脱石的活性铁分布、层间和孔结构及其催化性能的影响，实现催化剂可控制备和性能优化的有效耦合。探明铁柱撑蒙脱石非均相Fenton体系中的主要活性自由基类型、电子转移过程、有机中间产物和重金属形态与价态变化等，揭示催化剂同步降解有机污染物和还原重金属的路径，阐明协同作用机理，为非均相Fenton体系处理水中复合污染物提供理论基础和技术支撑。

冶炼、电镀、印染等行业排放的工业废水普遍同时存在重金属和有机污染物，对人类健康和生态环境构成严重威胁，因此开发新型廉价和高效催化剂，实现其对水中重金属和有机污染物的同步处理具有重要意义。本项目拟以天然层状粘土矿物为载体，在Fenton氧化过程中对活性铁进行诱导，原位制备组分和微结构可控的铁柱撑粘土催化剂，并对其非均相Fenton同步去除有机污染物和重金属性能和机理进行研究。.由于铁泥成分复杂，首先将铁泥通过简单的焙烧制备了Fe-600催化剂，其主要成分为α-Fe2O3和γ-Fe2O3。Fe-600对罗丹明B（RhB）的降解效果明显高于未改性的铁泥，Fe-600/H2O2体系催化体系中的主要活性基团为•OH自由基。.其次采用蒙脱石存在条件下，通过Fenton氧化降解RhB的同时回收铁泥，实现了铁-蒙脱石的原位制备，获得了一系列具有高吸附性能的铁-蒙脱石复合材料。在最优条件下，Fe-Mt-10对盐酸四环素（TC）的吸附量要远高于蒙脱石和无RhB制得的铁-蒙脱石对TC的吸附量，且复合材料能在较宽的pH范围内均对TC具有较好的吸附效果。.最后，选用湖北省储量丰富的累托石为载体，制得了层间可控的染料诱导铁泥柱撑累托石复合材料，并将其用于同步去除水中的Cr(VI)和TC。研究了该同步去除体系中的催化性能影响因素、主要活性自由基和有机中间产物等，揭示了该催化剂同步降解TC和还原Cr(VI)的路径，阐明了协同作用机理。该研究为非均相Fenton体系处理水中复合污染物提供了理论基础和技术支撑。.此外，由于双氧水与过硫酸盐的相似性，我们还进行了一些金属氧化物（如Ca掺杂α-Fe2O3、CaFe2O4、CoAl2O4）活化过硫酸盐降解性能和机理研究，为开发可规模化生产的高效催化剂用于活化过硫酸处理有机废水提供了理论依据，为下一步所制备材料活化过硫酸盐同步处理重金属和有机污染物机理研究打下了坚实的基础。