微波诱导磁性吸波材料MeFe2O4催化氧化降解染料废水技术与机制研究

染料废水的处理问题已成为环境化学领域最具挑战性的研究课题之一。本项目拟研究磁性铁氧体吸波材料MeFe2O4与微波协同降解染料废水。研究异相催化氧化过程MeFe2O4对染料分子吸附界面反应过程，探明染料在溶液中的扩散机制；利用SEM、FIB等技术研究降解染料过程MeFe2O4表面/界面特征，探知MeFe2O4在微波介质中自身的变化和参与降解染料的机制; 采用ESR、XPS等技术间接或直接跟踪检测微波/MeFe2O4协同作用所产生的oOH和活性氧, 探究oOH和活性氧的成因机制及影响其高产出率的条件因素，这是微波降解染料研究的关键科学问题; 分析微波降解过程中氧化物种的变化及染料氧化过程中电子或氧元素转化过程,揭示oOH和活性氧协同氧化染料的动力学机理，阐明微波/ MeFe2O4协同催化氧化降解染料机制。本课题研究将有助于微波降解理论的发展,对推动使用微波清洁能源处理废水也具有重要的应用价值。

摘 要：染料废水成分复杂、色度深、生物毒性大，是工业废水处理的难点。微波诱导催化氧化技术降解染料,是环境治理最具前景的方法。本项目利用廉价、易得，且具有良好的吸波性能的磁性铁氧体（MFe2O4; M= Mn, Ni, Cu, Mg, Ca, Cd etc.)微波吸波剂与微波辐射技术相结合催化氧化降解染料废水，对微波吸波剂-磁性铁氧体结构进行表征，探明其结构和微波催化性能的关系，考察其降解染料废水催化性能、催化效率和降解产物，通过自由基捕获实验和DRS、Mott-Schottky测试技术，并结合半导体能带理论间接或直接跟踪检测微波诱导催化氧化降解过程所产生的•OH、•O2-,h+和e等活性物种, 探究活性粒子的成因机制及影响其高产出率的条件因素，揭示磁性铁氧体吸波材料催化降解机制，研究催化剂的稳定性与可回收再利用性，为微波催化反应的实际应用研究提供新的理论依据。对推动使用微波清洁能源处理废水具有重要的应用价值，微波与铁氧体吸波材料协同催化氧化方法具有反应速度快、氧化彻底、无二次污染等优点，故其在有机污染物废水治理方面极具发展前景。