摘要
含染料、卤代有机物、含氮有机物等有害物质的污水处理难度大，严重威胁自然环境，开展对其中有机污染物的降解研究刻不容缓。非均相电-Fenton法和三维电极法是新型污水处理技术，能高效降解污水中的有机物。此外，在众多催化剂中，石墨烯自身的褶皱和结构缺陷，能够为污染物的降解提供大量的活性中心，从而提高复合材料的电催化氧化能力。基于此，本文制备了二氧化锰/石墨烯（MnO2/Gh）、四氧化三铁-二氧化锰/石墨烯（Fe3O4-MnO2/Gh）非均相电-Fenton催化剂和二氧化锡-Y分子筛/石墨烯（SnO2-Y/Gh）三维电极，应用于电催化处理污水中的有机物。 氧化还原法制备的复合材料MnO2/Gh中，MnO2较均匀的分布在石墨烯上，KMnO4初始浓度较低时生成γ-MnO2，随着浓度的增加，逐渐变为δ-MnO2，并且形貌由片状转变为花球状。且MnO2/Gh具有一定的热稳定性。应用于非均相电-Fenton体系降解亚甲基蓝时，δ-MnO2/Gh的催化效果优于γ-MnO2/Gh；在最优条件下，MnO2/Gh-0.8非均相电-Fenton体系对亚甲基蓝的去除率可达100%，COD的去除率可达89.61%，比传统的电催化法分别提高了约40.93%和48.68%，且COD的去除过程符合一级反应动力学模型。TOC的去除率可达72.2%，亚甲基蓝被有效矿化，并由?OH淬灭实验证明了该反应主要发生在催化剂的表面。研究了催化剂的稳定性，研究表明，在5次循环利用后，MnO2/Gh-0.8仍具有良好的催化性能。 水热合成法制备的磁性Fenton催化剂Fe3O4-MnO2/Gh中，球型Fe3O4和棒状MnO2较均匀的分布在石墨烯的表面和层间，具有一定的磁性。在Fe3O4和MnO2的协同作用下，Fe3O4-MnO2/Gh非均相电-Fenton体系实现了对氯乙酸的高效降解。在最佳反应条件下，TOC去除率可达80.68%，降解过程符合一级反应动力学模型，有机氯的转化率高达98%，且能实现催化剂的磁性分离。催化剂在5次循环后仍保持较高活性，且铁的溶出量较小，因此，催化剂具有较高的稳定性。 在水热法合成的SnO2-Y/Gh复合材料中，金红石结构的SnO2纳米粒子和FAU结构的Y分子筛较紧密的结合在石墨烯的表面和层间。将SnO2-Y/Gh作为粒子电极应用于流态化三维电极体系降解乌洛托品废水。在最优条件下，乌洛托品的去除率达到86.78%，比二维体系高出55.87%。并对COD的去除过程进行线性拟合，明显符合一级动力学方程。5次循环利用后，对COD的脱除率较首次仅降低了8.21%。
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