摘要
印染废水具有色度比较大、有机污染物含量高、碱性大、水质复杂等缺点，若排放到环境中会造成严重的环境污染问题。芬顿（Fenton）氧化技术由于具有氧化电位强、反应条件温和、操作简便等优点，被认为是一种很有前途的处理废水中有毒有机污染物的方法。但Fenton工艺存在pH范围窄、H2O2利用率低、产生污泥等缺点，限制了其大规模应用。 论文主要从两个方面进行改进，一方面是从协同技术上进行改进，即利用等离子体-类芬顿催化氧化技术来实现污染物的降解。结果表明等离子体-类芬顿催化效果优于等离子体和Fenton。但是，在等离子体-类芬顿体系中，催化剂存在产生污泥、电极耗损等缺点。另一方面是从类Fenton催化剂上进行改进，铁基金属有机骨架（Fe-MOFs）作为非均相类Fenton催化剂，在处理废水时具有产生污泥较少且能够快速降解废水的优点，广泛受到了研究者关注。但是Fe-MOFs催化剂含铁活性位点较少，且Fe2+/Fe3+循环性比较弱，所以还需要提高Fe-MOFs的催化性能。介质阻挡放电（DBD）低温等离子体技术具有制备时间短、放电均匀、电极寿命长等优点，是提高MOFs催化性能的一种新型方法。此外，还可以通过调控Fe2+/Fe3+的比例，促进Fe2+/Fe3+循环，进而加快催化反应。 首先采用DBD成功制备了以FeSO4?7H2O为铁源，均苯三甲酸为有机配体的Fe-MOFs-S作为类Fenton催化剂在等离子体-类芬顿体系下降解废水。通过优化放电电压、放电时间、反应物浓度、配体与铁源的摩尔比等制备条件，得到粒径较小的Fe-MOFs-S，使其暴露更多的活性位点，有利于加快催化反应。通过对Fe-MOFs-S样品进行表征，证明采用DBD制备的Fe-MOFs-S催化剂可以有效固定Fe离子，防止反应过程中Fe离子的流失。另外还系统考察了放电电压、催化剂添加量、H2O2添加量和pH对甲基橙（MO）废水降解效率的影响。结果表明，在放电电压为13.7kV、催化剂加入量1g/L、H2O2添加量为2.0mL/L和pH=3时，200mLMO溶液（200mg/L）的降解率在8min可达97%。通过自由基捕获实验，推断出等离子体-类Fenton催化降解过程的反应机理主要为羟基自由基（·OH）、光生空穴（h+）和超氧自由基（·O2-）的协同氧化过程。Fe-MOFs-S催化剂稳定性好，重复使用率高。通过液相色谱-质谱（LC-MS）分析降解过程中生成的中间产物，提出了可能的降解途径。 采用DBD成功制备了以FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O为铁源，均苯三甲酸为有机配体的Fe-MOFs-H作为类Fenton催化剂。通过分析其Fe2+/Fe3+的变化与催化性能之间的影响，得出Fe2+/Fe3+之间存在电子循环的结论。即通过等离子体产生光生电子（e-），Fe-MOFs-H通过e-的得失，在Fe2+不饱和金属位（CUS）和Fe3+CUS之间发生转化，从而促进Fe2+/Fe3+循环。由此也可以得出Fe2+和Fe3+在等离子体-类芬顿体系中具有协同作用。当放电电压为13.7kV、催化剂加入量为1g/L、H2O2加入量为2.0mL/L和pH值为3时，200mLMO的降解率（200mg/L）在6min内达到99%。
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