本书共7章,内容包括:杭锦凹凸棒石黏土概述、杭锦凹凸棒石黏土基本性质分析及光催化降解印染污水研究、酸改性杭锦凹凸棒石黏土光催化降解印染污水性能研究、TiO2杭锦凹凸棒石黏土的制备及其光催化降解印染污水性能研究、杭锦凹凸棒石黏土非均相类Fenton反应降解印染污水研究、杭锦凹凸棒石黏土光助非均相类Fenton反应降解印染污水研究、杭锦凹凸棒石黏土的发展优势与发展趋势。
印染污水是水体主要污染源之一,具有毒性强、色度大和可生化性差等特点,当前主要采取物理法、化学法和生物氧化法等对行处理。有研究表明,天然凹凸棒石黏土矿物具有良好的环境属性,使用相对简单的工艺对行处理后即可有效去除印染污水中的有机物,且天然凹凸棒石黏土矿物有储量丰富、价格低廉等优点,在污水处理领域具有广阔的应用前景。
杭锦凹凸棒石黏土是内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗地区储量丰富的含铁天然矿物,含铁量约1.64%(铁元素以Fe3形式存在),主要结构单元为两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成的2:1型层状结构,结构单元在水平方向重复延伸,垂直方向不断重叠。杭锦凹凸棒石黏土晶格间存在一定的异价类质同象置换,硅氧四面体中的Si+可被A13*置换,铝氧八面体中的Al3+可被Mg2+、Fe2+等低价阳离子置换,使其晶体层间产生负电荷中心。为保持表面的电中性,晶层间会吸附Na+、K+、Mg2*和Ca2*等大半径的阳离子形成水合阳离子,为质子酸的形成提供有利条件;同时,杭锦凹凸棒石黏土的负电荷中心使其具有一定的离子交换容量。上述结构特点使杭锦凹凸棒石黏土具有阳离子交换、亲水、分散和稳定等特性,在污水处理领域应用潜力。
本专著在系统概述杭锦凹凸棒石黏土基本结构和性质的基础上,对杭锦凹凸棒石黏土在光催化氧化和非均相类Fenton反应中对水中污染物的降解性能和反应机行了分析;此外,还介绍了酸改性杭锦凹凸棒石黏土和TiO2/杭锦凹凸棒石黏土催化剂的制备方法,研究分析了两种催化剂在光催化氧化和非均相类Fenton反应中对水中有机污染物的降解性能和反应机理。旨在为杭锦凹凸棒石黏土的研究和应用提供一定的理论指导,为从事相关研究的科研人员和企业工程技术人员提供参考。
感谢导师张前程教授,在著作的撰写过程了大力支持和帮助。
且著作中部分研究内容是站在他的研究成果这个“巨人的肩膀上”完成的。感谢内蒙古工业大学博士科研启动(BS1943)和内蒙古自治区自然科学(21BS017)的资助。
由于作者水平和知识面有限,书中难免存在不妥之处,恳请读者批评指正。
刘正江,内蒙古工业大学教授,从事环境催化和印染污水处理研究工作,主要研究方向有高级氧化技术处理废水,纳米材料的制备与性能研究等。近5年来,主持和参与省(区)部级研究项目5项,发表SCI收录论文7篇,EI收录论文1篇,授权实用新型专利2件。
第1章 杭锦凹凸棒石黏土概述
11 杭锦凹凸棒石黏土中的主要矿物成分
12 杭锦凹凸棒石黏土的特殊性质
13 杭锦凹凸棒石黏土的主要应用
第2章 杭锦凹凸棒石黏土基本性质分析及光催化降解印染污水研究
21 印染废水的常见处理方式
22 光催化技术简介
23 杭锦凹凸棒石黏土基本性质分析
24 杭锦凹凸棒石黏土光催化降解印染污水性能研究
25 杭锦凹凸棒石黏土光催化反应机理推测
26 杭锦凹凸棒石黏土稳定性试验
27 本章小结
第3章 改性杭锦凹凸棒石黏土光催化降解印染污水性能研究
31 凹凸棒石改性方法
32 改性杭锦凹凸棒石黏土的制备
33 改性杭锦凹凸棒石黏土基本性质分析
34 酸改性杭锦凹凸棒石黏土光催化降解印染污水性能研究
35 酸改性杭锦凹凸棒石黏土光催化机理分析
36 本章小结
第4章 TiO2/杭锦凹凸棒石黏土的制备及其光催化降解印染污水性能研究
41 TiO2改性方法
42 负载型TiO2光催化剂制备方法
43 TiO2/杭锦凹凸棒石黏土的制备
44 TiO2/ 杭锦凹凸棒石黏土基本性质分析
45 TiO2/杭锦凹凸棒石黏土光催化降解印染污水性能评价
46 制备条件对TiO2/杭锦凹凸棒石黏土催化性能的影响
47 反应条件对TiO2/杭锦凹凸棒石黏土催化性能的影响
48 催化剂的回收与利用
49 本章小结
第5章 杭锦凹凸棒石黏土非均相类Fenton反应降解印染污水研究
51 Fenton氧化技术简介
52 影响Fenton反应的因素
53 非均相Fenton氧化体系
54 杭锦凹凸棒石黏土非均相类Fenton反应性能评价
55 影响酸化杭锦凹凸棒石黏土非均相类Fenton反应性能的因素
56 酸化杭锦凹凸棒石黏土非均相类Fenton反应重复利用率
57 非均相类Fenton反应中杭锦凹凸棒石黏土基本性质
58 杭锦凹凸棒石黏土的非均相类Fenton反应机理推测
59 本章小结
第6章 杭锦凹凸棒石黏土光助非均相类Fenton反应降解印染污水研究
61 光助Fenton反应
62 杭锦凹凸棒石黏土催化剂的制备及性能评价
63 杭锦凹凸棒石黏土光助非均相类Fenton反应活性评价
64 杭锦凹凸棒石黏土光助非均相类Fenton反应机理推测
65 本章小结
第7章 杭锦凹凸棒石黏土的发展优势及趋势
71 杭锦凹凸棒石黏土的发展优势
72 杭锦凹凸棒石黏土的发展趋势
参考文献