酒石酸铁改性废旧棉织物Fenton反应催化剂的制备及其应用性能研究

为了促进废旧棉织物的综合利用,使用酒石酸通过轧—烘—焙工艺对废旧棉织物进行改性反应以在其表面引入羧酸基,然后将改性后的废旧棉织物与Fe~(3+)反应制备酒石酸铁改性废旧棉织物,重点考察了酒石酸和NaH_2PO_4浓度以及焙烘温度对废旧棉织物表面羧酸基和Fe~(3+)含量的影响,并使用SEM和FTIR等对其进行表征。最后将酒石酸铁改性废旧棉织物作为非均相Fenton反应光催化剂对偶氮染料酸性红88进行氧化降解反应并评价其催化活性。结果表明,酒石酸与棉纤维表面羟基通过酯化反应而引入的羧酸基,能进一步与Fe~(3+)发生配位反应,由此可以制备酒石酸铁改性废旧棉织物。酒石酸和NaH_2PO_4浓度的增加以及焙烘温度的升高均能够显著增加酒石酸铁改性废旧棉织物表面Fe~(3+)含量。当酒石酸浓度为10%(质量分数)、NaH_2PO_4浓度为5%(质量分数)和焙烘温度为180℃时,废旧棉织物的改性效果最好。酒石酸铁改性废旧棉织物在光辐射条件下能够加速染料降解反应,其表面Fe~(3+)含量的增加能够提高其催化活性。此外,H_2O_2浓度为4.5mmol·L~(-1)、pH值为6及较高温度时染料降解效果最佳。棉纤维表面的染料对酒石酸铁改性废旧棉织物的光催化活性略有影响。     

改性PAN纳米纤维铁配合物的制备及其催化降解染料性能的比较研究

分别以聚丙烯腈(PAN)纳米纤维和普通PAN纤维为原料,经偕胺肟改性和Fe3+配位反应制备了两种改性PAN纤维铁配合物。考察和比较了偕胺肟改性和Fe3+配位反应中两种纤维的腈基转化率及其配合物中铁含量的变化。然后在表征的基础上分别将两种改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂应用于偶氮染料活性红195的氧化降解反应中,研究了两者在暗态和可见光辐射条件下的催化降解性能。结果表明,PAN纳米纤维比普通PAN纤维更容易发生偕胺肟改性和Fe3+配位反应。PAN纳米纤维铁配合物对可见光吸收性能略低于普通PAN纤维铁配合物。在染料的氧化降解反应中,PAN纳米纤维铁配合物具有更好的催化活性和稳定性,尤其在暗态时表现得更为突出。     

联吡啶铁铜双金属负载PAN纤维的制备及其可见光催化性能研究

通过配位作用将Cu~(2+)引入到负载2’2联吡啶铁络合物(Fe(bpy)~(2+)3)的偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维上,制备了联吡啶铁铜双金属负载改性PAN纤维催化材料,分别使用FT-IR、DRS和XPS技术对其进行表征,并考察了其作为非均相Fenton催化剂在有机染料罗丹明B氧化降解过程中的光催化性能。结果显示,该催化剂中Cu~(2+)能够通过羟基和Fe~(2+)发生相互作用,并将催化剂光响应范围拓展至整个可见光区。当催化剂中m(Cu)/m(Fe)为1.07时,催化剂显示出最高的光催化活性,而且Cu~(2+)的引入也显著提升了该催化剂的p H值适用性和可见光利用率。     

Fe-AO-PAN纳米纤维催化剂的制备及其对活性橙K-GN染料降解的催化

采用静电纺制备聚丙烯腈纳米纤维,将其浸泡在盐酸羟胺溶液中进行改性,获得偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维(AO-PAN),再将AO-PAN与三氯化铁溶液在室温下反应,得到聚丙烯腈铁的配合物(Fe-AO-PAN),并采用SEM、FT-IR和EDAX能谱分析方法对其进行表征。然后将其作为非均相Fenton反应催化剂用于活性橙K-GN染料的氧化降解反应中,同时研究了吸附不同Fe3+量的聚丙烯腈纳米纤维对脱色率的影响,并用可见光分光光度计测量不同降解程度的染料吸光度。结果表明,偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维与Fe3+发生了配位反应,从而制成了Fe-AO-PAN纳米催化剂,而且催化剂中Fe3+含量的增加会促进活性橙K-GN染料的氧化降解。     

Cu/Fe双金属负载PAN非织造布催化降解甲醛气体研究

采用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)非织造布作为载体材料,将其与Cu~(2+)和Fe~(3+)的混合溶液进行反应制备双金属负载PAN非织造布催化剂。采用XPS和UV-Vis对催化剂的分子结构进行了表征,然后考察了其在甲醛气体氧化降解反应中的催化作用。结果表明,Cu~(2+)和Fe~(3+)均是通过与偕胺肟基团中的羟基和氨基的配位作用负载于PAN非织造布上,而且两种金属离子可能通过配体发生了相互作用。此外,与Fe~(3+)的单金属催化剂相比,适量掺杂Cu~(2+)能够有效提高催化体系在甲醛降解反应中的催化活性,尤其有利于其在暗反应时催化降解甲醛气体,这主要归因于Cu~(2+)/Cu~+价态转化促进了强氧化性中间体Fe(Ⅳ)=O的生成。     

K3[Fe(CN)6]浓度对PEO法制备硫改性Fe3O4膜层结构和降解性能的影响

为了提高铁基类Fenton催化剂的活性,利用等离子体电解氧化法在钛合金上制备出了硫改性Fe3O4膜层类Fenton催化剂,研究了电解液中铁源K3[Fe(CN)6]的浓度对膜层的结构组成和降解苯酚性能的影响.采用SEM、EDS和XRD对催化剂的表面形貌和相组成进行了表征,以苯酚为目标降解物评价其类Fenton催化活性.结果 发现:增加电解液中K3[Fe(CN)6]的浓度,膜层内Fe3O4组分增多,含硫基团减少,膜层表面孔洞的孔径大小和数目也会发生改变.苯酚降解试验表明硫改性Fe3O4膜层在近中性条件下具有良好的催化活性.     

硫化铁基材料应用于氧化体系去除水体污染物研究进展

近年来,对常规的铁基材料进行硫化改性已经成为抑制铁材料团聚和氧化,提高其反应活性的重要技术手段.通过硫化铁基材料可构建非均相氧化体系,该体系反应更高效且适用范围更广,在水处理中具有广阔的应用前景.综述了常见的硫化含铁物质作为非均相类Fenton催化剂去除水体难降解有机污染物的研究进展,探讨了经硫化处理后不同种类的铁化合...     

多巴胺-Fe3+/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

将多巴胺(DOPA)和Fe~(3+)的动态可逆配位键引入到高分子材料中,是制备具有自修复性能高分子材料的有效方法。利用碳纳米管(CNT)表面包覆的DOPA与Fe~(3+)之间的配位作用,制备出具有自修复性能的复合材料。结果表明:Fe~(3+)与DOPA可形成3种配位结构,其中三配位复合材料的力学强度最高可达4.3MPa。另外,DOPA与Fe~(3+)的配位结构及DOPA含量都会影响复合材料的修复性能。随DOPA含量增加,复合材料中配位键含量提高,修复后强度可达1.2MPa。     

超声协同Fenton体系氧化降解废水中的CCl_4

Fenton深度氧化技术用于污染物的降解,受到许多工艺条件的影响和制约,针对不同体系寻求各影响因素最优化的科学配置关系,具有重要的理论意义和应用价值。通过引入功率可调的超声波,采用正交设计法科学优化实验方案,详细考察了超声功率、Fe~(2+)浓度、H2O2浓度、温度和pH 5个因素对于Fenton体系氧化降解模拟污染水体中四氯化碳(CCl_4)的影响规律,判定了影响CCl_4降解效果的各因素之间的主次关系,确定了最优化的降解反应工艺条件,同时基于优选的工艺参数,验证了单一因素变化对降解效果的影响。结果显示:超声波协同的Fenton体系,同等条件下能够把CCl_4的降解率提高26.96%;协同降解CCl_4的优化反应条件为温度303K、pH=3、H2O2浓度20mmol/L、Fe~(2+)浓度2.50mmol/L及超声功率300W。此条件下,反应45min时,CCl_4的降解率可达到78.49%,明显高于不加超声处理的对比实验效果;该降解过程符合一级反应动力学特征,表观活化能为6.99kJ/mol。     

铁柱撑膨润土及染料橙二的光催化降解

通过铁盐与膨润土浆液反应制备铁柱撑膨润土(Fe-Bent)催化剂,结合X射线衍射(XRD)、比表面孔隙分析(BET)和高分辨扫描电镜(TEM)对催化剂晶相、比表面积和粒度进行表征。表征结果证实其具有很高的比表面积,铁以高催化活性的α-Fe2O3存在于复相催化剂中。以橙二为目标污染物,考察了不同类型的催化剂、催化剂用量以及H2O2浓度对其降解的影响,并与均相Fenton反应进行了比较。结果表明：使用铁柱撑催化剂,复相的Fenton反应对橙二的降解性能高于均相Fenton反应,且其具有良好的重复使用性。     

Fe~(3+)/N共改性TiO_2可见光催化剂的制备及其对染料光催化降解性能研究

以偕胺肟纤维(AOCF)为载体,与TiCl_4进行配位后再水解,制得TiO_2/纤维复合物(N-TiO_2)。再将NTiO_2与FeCl_3反应,获得Fe、N共改性纳米TiO_2/纤维复合材料(Fe3+/N-TiO_2)。采用SEM、XRD、EDS等对复合物的形貌、晶态结构、表面元素进行表征。以染料降解率为指标,优化制备条件:Fe~(3+)初始浓度5.0mmol/L、pH=2.0、改性反应时间为20min。考察了Fe~(3+)/N-TiO_2对活性黄、活性红和甲基橙三种染料溶液的光催化降解性能,结果显示:在可见光下其对3种染料表现出良好的光催化性能,且可多次重复使用与再生,光催化反应过程符合一级反应动力学特征。PL和UV-Vis分析表明:Fe、N共改性使TiO_2禁带宽度窄化,吸收带边红移,其光谱响应范围变宽。     

含铁柱撑膨润土光催化降解OrangeⅡ

制备了两种含铁柱撑膨润土(Fe—Al—Bent和Fe—Bent),用XRD、BET、TEM对它们进行了性能表征。以偶氮染料OrangeⅡ为目标降解物,考察了它们作为复相Fenton催化剂的光催化性能,以及溶液的pH、H2O2浓度、催化剂用量对OrangeⅡ降解的影响．并与相应的均相Fenton反应进行了比较。结果表明Fe—Al—Bent和Fe—Bent具有很高的比表面积(分别为194．2和114．6m^2／g),用Fe—Al—Bent或Fe—Bent作光催化剂的复相光助Fenton反应的催化性能明显优于相应的均相光助Fenton反应。此外复合铁铝柱撑膨润土(Fe-Al-Bent)比单一的铁柱撑膨润土(Fe-Bent)在反应过程中具有更低的铁离子溶出量,它们还具有分离简单、重复使用性好等特点。     

新型非均相炭基Fenton催化剂可见光降解甲基橙的研究

为了更好地了解炭基材料与铁氧化物复合光Fenton处理染料的机理,开发出更多的炭基材料与高级氧化技术相结合的复合技术,拓展复合材料的用途,以活性炭纤维为载体,硝酸铁为铁源,硝酸锰为锰源,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法合成了新型非均相Fenton催化剂。利用SEM、XRD表征手段对材料进行了分析,并使用复合材料对甲基橙进行了光Fenton催化实验。探讨了新型催化剂在模拟太阳光下对甲基橙染料的降解情况,考察了过氧化氢的含量、pH值、Mn氧化物对甲基橙降解的影响,分析了其反应机理,研究了其循环使用的稳定性。结果表明:溶胶-凝胶法可以在ACF表面成功负载Fe和Mn的氧化物;复合光Fenton催化剂对染料的降解属于光敏化机理;在可见光下,随着过氧化氢浓度从0mmol/L到20mmol/L的提高,其降解速率逐渐增大,后期增加缓慢;在过氧化氢浓度为15mmol/L,可见光照射下,材料在溶液初始pH为3至9的范围,催化剂浓度2.4g/L,对100mg/L染料的去除都有70%以上的去除效果;锰的添加对脱色效果具有促进作用;重复使用材料5次,其脱色效果仍然保持在90%以上。     

固载化羟肟酸过渡金属配合物催化氧化乙苯的性能

采用付-克烷基化反应,使水杨羟肟酸(SHA)键合到氯甲基化聚苯乙烯微球(CMCPS)表面,制得SHA功能化聚苯乙烯微球(SHA/CPS);再以SHA/CPS为配体,与过渡金属离子M(Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ))配位,制备了M-SHA/CPS配合物固体催化剂。研究了M-SHA/CPS在氧气非均相氧化乙苯中的催化行为。结果表明,M-SHA/CPS可有效地催化分子氧氧化乙苯。中心金属离子的电子结构对配合物催化性能有较大影响,其中Fe-SHA/CPS对乙苯氧化为EBHP的催化活性和选择性最高,在100℃下EBHP的含量高达14%。催化剂浓度、助剂四甘醇浓度和温度对Fe-SHA/CPS催化剂的活性和选择性有较大影响。此外,Fe-SHA/CPS具有较好的重复使用性。     

改性高岭土基非均相Fenton催化剂降解罗丹明B染料废水的研究

以焙烧、酸浸改性后的高岭土作为非均相芬顿(Fenton)催化剂的载体,采用共沉淀法制得高岭土-三氧化二铁(Fe_2O_3)/二氧化锰(MnO_2)非均相Fenton催化剂,并于高岭土-Fe_2O_3/MnO_2、紫外光、过氧化氢(H_2O_2)的反应体系中高效降解罗丹明B(RhB)染料废水。利用X射线荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构和化学组成进行了表征。研究结果表明:在高岭土-Fe_2O_3/MnO_2用量为0.1g/L,反应温度25℃,H_2O_2用量为10.0mmol/L,溶液初始pH=3.0,RhB初始浓度为90.0mg/L,反应30min条件下,RhB的脱色率达到99.12%,运用一级动力学方程对反应过程进行拟合,R2=0.99,速率常数为0.159min~(-1)。     

铁铕共掺杂的TiO_2空心微球的制备及光催化活性

通过溶胶-凝胶法制备铁铕共掺杂的TiO_2(Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2)空心微球,采用XRD、TEM、BET和XPS等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明:SiO_2微球表面均匀地包覆了1层TiO_2,超声有利于提高SiO_2@TiO_2复合微球间的分散性,同时也发现煅烧前对SiO_2@TiO_2复合微球进行研磨处理后所得的Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球部分塌陷,而未研磨和煅烧后研磨所得Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球完整性较好。XRD和BET分析表明,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球为锐钛矿且具有良好的介孔结构,铁铕共掺杂在TiO_2空心微球中产生协同作用,使Fe3+-Eu3+/TiO2空心微球的粒径进一步减小,比表面积增大。当Fe~(3+)的掺杂量为1.0%、Eu~(3+)的掺杂量为0.5%时,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球的光催化活性最高。     

磁性纳米CeO2/Fe3O4非均相Fenton反应催化降解氧氟沙星

为了提高Fe₃O₄的催化活性, 制备了磁性CeO₂/Fe₃O₄复合纳米粒子, 构成非均相Fenton反应体系, 催化降解水环境中的氧氟沙星抗生素。研究了CeO₂含量、H₂O₂浓度、pH等因素对CeO₂/Fe₃O₄非均相催化活性的影响, 并通过溶出铁离子测定、动力学拟合等方式对反应机理进行探究。结果表明, CeO₂/Fe₃O₄较Fe₃O₄具有更强的催化活性, 氧氟沙星的降解率随CeO₂含量、H₂O₂浓度和溶液酸度的增加而提高, 当H₂O₂浓度为100 mmol/L 以及pH为3时, CeO₂/Fe₃O₄(摩尔比=0.780)-H₂O₂体系催化降解氧氟沙星的效果最佳。CeO₂/Fe₃O₄体系催化降解氧氟沙星反应遵循一级反应动力学方程, 反应机理主要为催化剂表面的催化反应, 同时CeO₂产生氧空位的电子转移对Fe₃O₄的催化反应起到协同强化的作用。     

生物质基碳材料的制备及其在电芬顿降解体系中的应用

偶氮类染料因其色度高、毒性大的特点,借助传统处理方法很难对其进行有效降解。高级氧化技术中的阴极电芬顿法利用H_2O_2和Fe~(2+)生成氧化能力较强的羟基自由基(·OH),从而实现水体中偶氮染料的高效降解。该研究选取生活中常见且蛋白质含量较高的韭苔为前驱体,以KHCO_3为活化剂,高温热解制备生物质基碳电极材料(CS-R),并成功应用于电芬顿法降解甲基红(MR)体系。经过对所制备得到的系列样品进行优化筛选,CS-3表现出良好的氧还原性能,其作为阴极电催化剂对MR染料的降解效率在60min时达到了99%。研究结果表明,高的比表面积、氮含量、石墨化程度和超亲水性对于生物质基碳材料的电芬顿降解性能至关重要,这为电芬顿体系阴极材料的选择、制备提供了技术指导。     

改性超支化聚酰胺HBPAMAM-EP的制备及复合物在棉织物上的应用

采用环氧氯丙烷对端氨基超支化聚酰胺(HBPAMAM)进行端基改性,制得端环氧基超支化聚酰胺(HBPAMAM-EP),并将其与ZnO复合应用于棉织物整理,制备成具有多功能性的棉织物。结果表明,当HBPAMAM与环氧氯丙烷比例为1∶28,开环反应温度55℃,闭环反应温度30℃,催化剂50%KOH 4 mL时制得的产物环氧值和产率都较高。经HBPAMAM-EP-ZnO复合整理的棉织物抗紫外性能表现优良(紫外线防护系数UPF为50+);改性棉织物在紫外灯照射下光催化降解亚甲基蓝MB,3 h降解率为99.49%;经HBPAMAM-EP和HBPAMAM-EP-ZnO整理的棉织物折皱回复角接近270°(未处理棉织物折皱回复角为179°),抗折皱性能明显增强。同时,经耐水洗测试表明经HBPAMAM-EP-ZnO整理的棉织物在洗涤30次,依旧能具有较好的抗紫外(UPF>50)、抗皱性能(折皱回复角210°左右),光催化性能(洗涤50次后降解率75%)。     

界面耦合法制备配位纳滤膜

传统纳滤膜主要通过界面聚合法制备,其分离层与基膜之间的结合力为分子间作用力,较为薄弱.通过在分离层与基膜之间引入配位键,采用金属-有机配位技术在聚酰亚胺基膜上制备了具有纳滤性能的分离层.首先通过考察NaOH溶液的浓度和反应时间对于基膜形貌和基团的影响,优化基膜的修饰程度,确定最佳的NaOH溶液浓度为0.01 mol/L,修饰时间为9 min.然后通过Fe~(3+)与Na~+之间的置换将配位中心Fe~(3+)引入基膜表面.最后考察不同金属配位中心与有机配体的比例对膜性能的影响,确定最优植酸与Fe~(3+)的摩尔比为3∶7.制得的配位纳滤膜表面负电性与亲水性都得到增强.制得的膜对1 000 mg/L Na_2SO_4的截留率为85.6%,通量为53 L/(m~2·h·MPa),对多种染料的截留率在99%以上,且具有较好的长期稳定性.