稳定化纳米级钯铁体系对水中2,4-二氯苯酚的催化还原脱氯研究

1、稳定化纳米级钯铁体系对水中2，4- 二氯苯酚的催化复原脱氯研究利用纳米级零价铁 (NZVI) 技术可以有效去除 2,4- 二氯苯酚 (2,4-DCP), 将其 复原脱氯转化为苯酚 ,到达降低毒性和可生物降解的目的。但是 ,NZVI 颗粒由于 磁力和范德华力的作用而容易发生团聚 , 反响之后生成的含铁氢氧化物和氧化物 会在NZVI外表形成钝化层，致使其反响活性迅速下降；而且由于颗粒极小，反响 后的纳米材料难以回收 , 如果排放存在一定的环境风险。故本研究通过制备以下纳米级稳定化 NZVI 体系来克服这些缺点。 10-20nm 多壁纳米碳管(MWCNT可以很好地负载Pd/Fe纳米颗粒，有效去除2,

2、4-DCP。由于n - n键的作用,MWCNT对苯酚(P)、邻氯酚(o-CP)、对氯酚(p-CP)和2,4-DCP的吸附能力随着苯环上的-C1基团的增多而逐渐增大,反响1min内的吸 附去除率分别到达19.7%,60.5%,72.0%和95.1%。当MWCNT作为载体负载NZVI 之后,可以有效抑制NZVI的团聚和钝化现象，尽管NZVI占据局部外表会减弱 MWCNTS吸附能力，但在反响1min内目标污染物2,4-DCP的去除率仍旧到达50% 左右,并且随着时间推移逐渐增加至100%中间脱氯产物(o-CP和p-CP)的浓度在 反响过程中始终维持较低水平(<1mg L-1),最终脱氯产物(P

3、)被逐渐释放返回 液相中,通过MWCNT对有机物的不同吸附能力，以及对2,4-DCP的吸附、脱氯以 及 P 的脱附这一过程 , 到达污染物的降解目的。同时选用较大管径的60-100nmMWCN作为比照,两种规格的MWCNT对酚的吸附能力都遵循 2,4-DCP>p-CP> o-CP>P 的顺序 , 通过批量吸附实验探 明了 MWCNT对四种有机物的吸附动力学和吸附等温线模型,并系统地考察了两种规格的 MWCNTs-Pd/F体系对 2,4-DCP 的去除效果。60-100nm和 10-20nmMWCNTs 负载的Pd/Fe体系都可以有效去除2,4-DCP,当钯化率为0.20wt%

4、时，反响1min 的去除率分别到达41.8%和53.2%，反响5h后逐渐增加到94.6%和77.7%。相比之下,60-100nmMWCNT负载的Pd/Fe体系的复原脱氯作用较10-20nm MWCNT强，而吸附作用较弱。60-100nmMWCN的吸附和Pd/Fe纳米颗粒的复原作 用的结合效果较好。纳米级Fe3O4-Pd/Fe体系比单独Pd/Fe体系具有更高的2,4-DCP复原脱氯效 率。Fe3O4的存在使其在外加磁场的作用下为纳米材料的回收提供可能，并且可 以显著增强2,4-DCP的脱氯效果；当体系中存在3g L-1Pd/Fe时,Pd/Fe采和Fe3O4 的最正确质量比是3.0 : 2.0,反

5、响5h内可以去除76.4%的 2,4-DCP,明显高于同样 条件下 3.0： 0.0(35.8%),3.0 ： 1.0(58.0%),3.0： 2.5(66.3%) 和 3.0： 3.0(7.4%)质量比时的去除率。随着钯化率增加,2,4-DCP的脱氯和P的生成速率明显加快,当钯化率为 0.20wt%时2,4-DCP去除率最高,反响5h到达98.2%。另外,体系中共存的阴阳离 子、天然有机物也会影响2,4-DCP的去除效果。Fe3O4-Pd/Fe体系具有很稳定的催化活性和可循环性。纳米级MWCNTFe3O4 和Pd/Fe组成的复合体系可以有效地协同去除 2,4-DCP,反响1min,5h和72

6、h 后,2,4-DCP的去除率分别到达54.2%,92.3%和 100%探讨了 MWCNTs-Fe3O4-Pd/F体系对 2,4-DCP, p-CP,2-CP和 P的吸附动力学， 热力学和等温线模型。MWCNT存在的体系均对污染物具有吸附选择性，遵循目标 污染物(2,4-DCP)>中间脱氯产物(p-CP和o-CP)>最终脱氯产物(P)的吸附 顺序。MWCNTs-Fe3O4-Pd/F体系可以实现快速吸附-逐步脱氯-最终释放的过程 反响72h后,由于吸附能力差,超过82.7%的P脱附并返回液相中,使得MWCNTs-Fe3O4-Pd/F颗粒外表的大局部活性位点得到恢复。在5个连续实验中,MWCNTs-Fe3O4-Pd/F体系都保持了很高的反响活性，并且反响后的纳米材料可以到达预期的磁性别离回收效果。 而另外相关的纳米体系 (MWCNTs, MWCNTs-Fe3O4,