四羧基金属酞菁偶联壳聚糖磁性微球降解染料
难降解有机物是指不能被微生物降解的或是在所有环境中不能被快速降解而在环境中积累的化合物。传统的处理手段包括物理法、物理化学法、化学处理法、生物处理法，化学处理法中fenton法和TiO2光催化氧化是近来研究的热点。但是Fenton法需要消耗大量的H2O2，而且催化剂分离不便，不利于催化剂循环使用。光催化法则需要购置紫外光设备，处理成本高昂，限制了光催化在工业上的应用。实际生产中处理需要研究人员设计制备一种具有高效催化性能，并且便于循环回收利用的催化剂。本课题首先制备了一种磁性壳聚糖负载的水溶性酞菁催化剂，以常见的染料废水亚甲基蓝和曙红Y作为模拟印染废水来进行降解。 首先高温熔融制备合成了水溶性的酞菁催化剂，对不同浓度的染料溶液降解效率进行了评估。在无额外光照，常温常压条件下，使用分子氧催化氧化了亚甲基蓝溶液，分析影响催化效率的因素并探究了最优实验条件。测定了亚甲基蓝溶液的最大吸收波长处吸光度变化，研究了光照以及鼓入空气等条件对催化降解的影响。发现，在有光照，通入空气，加入四羧基酞菁钴催化剂时，亚甲基蓝降解率最大可以达到40%。有光照加入酞菁催化剂不通入空气时亚甲基蓝不降解，说明催化反应生成活性氧。 随后，本论文对传统共沉淀法制备四氧化三铁磁性颗粒进行改进。初次尝试将壳聚糖溶液与铁盐混合搅拌络合后，加入沉淀剂一步反应生成壳聚糖包覆的磁粉，通过调节pH和温度来控制生成颗粒的磁性和粒径。生成的微米级壳聚糖颗粒具有强磁性并且分散性良好，具有规则的球形形貌，颗粒的尺寸在1-3μm之间。在80℃，转速650rpm，通入氮气保护的情况下使用氨水滴加至pH=10时制得磁性颗粒磁性最强。磁性壳聚糖颗粒具有氨基和羟基官能团，可以作为负载颗粒的载体。其次，尝试了在常温常压下溶剂浸渍、极性吸附的方式将酞菁催化剂固载到磁性壳聚糖颗粒上。反应使用DMF作为溶剂，在室温下对所制得的磁性壳聚糖颗粒负载酞菁使用SEM、FT-IR、XPS进行表征，发现负载以后的四羧基酞菁钴－磁性壳聚糖颗粒上，四羧基酞菁钴均匀的分散在磁性壳聚糖颗粒的表面，通过物理吸附和极性吸附进行固载，并通过样品的FT-IR和XPS谱图确认了负载情况。 最后，本论文使用制得的四羧基酞菁钴-磁性壳聚糖颗粒分别对亚甲基蓝、曙红降解。结果显示，负载型催化剂对亚甲基蓝和曙红都具有较高的催化活性，显示出非均相催化剂的优点。室温下使用荧光灯照射下负载型酞菁催化剂和亚甲基蓝水溶液反应6小时，亚甲基蓝降解率达到99%，溶液的总有机碳含量下降了88%，而未负载的酞菁催化剂的降解率仅能够达到41%。并且催化剂在使用外磁场分离后，重新加入相同浓度相同量的亚甲基蓝，经历4次反应循环，催化剂的降解效率无太大变化，仅从99.2%下降到90.2%。固载后的酞菁催化剂对曙红降解也表现出较高的降解率，当有太阳光照射，pH=2，通入空气的情况下，反应4小时，曙红的降解率达到了99.8%，溶液的总有机碳下降了80%。所制得的酞菁催化剂由于可以通过外磁场分离并循环使用，在实际工业生产降解废水中可广泛应用。
印染废水;磁性壳聚糖偶联四羧基酞菁;分子氧;曙红;亚甲基蓝;绿色降解
上海应用技术大学
硕士
应用化学
孙小玲
2017
中文
X703
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）