绿色合成纳米铁类芬顿氧化处理水中苯酚

采用石榴叶提取液合成纳米铁作为低成本类芬顿氧化的催化剂,加入过氧化氢形成类芬顿氧化系统对溶液中苯酚进行降解,探讨了温度、pH、纳米铁用量、H_2O_2含量对苯酚降解的影响。结果表明,纳米铁吸附对苯酚去除率达到63%,类芬顿氧化对苯酚去除率提高到86%。在纳米铁的用量100 m L、温度323 K、H_2O_2浓度为10 mmol/L、pH为3的优化条件下,苯酚去除率达到86%。红外光谱、扫描电子显微镜表征征实,降解后的纳米铁表面发生明显的团聚现象,多酚等有机物、Fe_2O_3和Fe_3O_4参与了苯酚的降解;动力学分析可推断,苯酚被吸附到氧化铁(氢氧化铁)表面上,与类芬顿试剂H_2O_2反应产生带有强氧化性的羟基自由基将苯酚氧化降解。     

UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2处理染料废水的实验研究

研究了常温常压下UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2光催化非均相反应体系处理偶氮染料模拟废水的特性,并与UV-Mn~(2+)/H_2O_2、UV/Fe~(2+)/H_2O_2等体系处理染料废水的效果进行了对比;考察了Mn~(2+)、Fe~(2+)、Fe~(3+)、H_2O_2投加量对UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系处理染料废水的影响。结果表明,UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系具有良好的催化氧化作用,在20 w紫外光照射下,100 mg·L~(-1)的直接大红D-GLN在反应20 min时,降解效率高达到90%以上。     

Fe~(2+)/H_2O_2体系降解MB机制及影响因素研究

以亚甲基蓝(MB)作为目标污染物,实验研究了Fe~(2+)/H_2O_2体系降解MB的活性物质,明确了主要反应条件对MB降解的影响特性。结果表明:HO_2·没有直接降解MB的能力;Fe~(2+)/H_2O_2体系对MB的降解能力主要来自于·OH;Fe~(2+)/H_2O_2体系降解MB可分为快速反应阶段和匀速反应阶段。快速反应阶段的MB降解率随温度升高而下降。体系对MB降解能力随H_2O_2初始浓度增加呈现先升高后减弱的趋势,本实验条件下,最佳H_2O_2初始浓度为5 mmol·L~(-1)。体系对MB降解能力随Fe~(2+)初始浓度的增加而单调增加。MB降解速率随MB初始浓度的增加而增加,但MB降解率随其初始浓度呈现先增大后减小的趋势。保证·OH生成速率及其有效利用是提高体系氧化能力及H_2O_2利用率的关键。     

Fe~(2+)/H_2O_2体系O_2生成路径

掌握Fe~(2+)/H_2O_2体系O_2的生成路径,可为避免H_2O_2无效分解,开发经济高效的Fe~(2+)/H_2O_2体系利用技术指明方向。采用添加自由基捕获剂的方法,探究Fe~(2+)/H_2O_2体系内各种自由基对O_2生成速率的影响,进而确定O_2的生成路径。结果表明:Fe~(2+)/H_2O_2体系内不会产生大量O_2~-·,O_2~-·不是生成O_2的主要反应物质;·OH被全部捕获后,体系中仍产生大量HO_2·,但此时无O_2生成,证明生成O_2的反应由·OH和HO_2·两种自由基直接参与。分析认为反应·OH+HO_2=H_2O+O_2是Fe~(2+)/H_2O_2体系内O_2生成的主要路径。控制Fe~(2+)/H_2O_2体系定向生成·OH,抑制HO_2·的产生,是提高Fe~(2+)/H_2O_2体系中H_2O_2利用率的有效手段。     

Cu~(2+)/H_2O_2法降解高浓度偏二甲肼废水

采用Cu~(2+)/H_2O_2法降解高浓度偏二甲肼(UDMH)废水,以废水中UDMH的去除率作为检测指标,通过正交实验确定了该反应的主要影响因素及最佳工艺条件,考察了最佳工艺条件下的降解效果;针对化学需氧量(COD)去除率低的问题,探讨了降解中间产物甲醛和亚硝基二甲胺的变化规律。结果表明,H_2O_2摩尔投加量为UDMH完全矿化理论摩尔投加量的1.5倍(1.5Qth)、初始pH值为9、Cu~(2+)与H_2O_2摩尔比1∶10、反应温度为20℃、反应进行120min后,废水中UDMH的降解率达98.88%,COD去除率达92.59%。但Cu~(2+)/H_2O_2法处理时产生有毒中间产物亚硝基二甲胺和甲醛,反应后期甲醛迅速降解,而亚硝基二甲胺则难以去除。     

改性沸石负载Fe_3O_4催化H_2O_2去除亚甲基蓝染料废水

利用改性沸石负载Fe_3O_4活化H_2O_2非均相Fenton体系氧化降解有机污染物亚甲基蓝。考察了催化剂改性沸石负载Fe_3O_4投加量、溶液初始pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝降解效果的影响,进而讨论Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2非均相Fenton体系的催化机理。结果表明,当催化剂投加量为2.40 g/L,初始溶液pH为5.33,H_2O_2浓度为5.93 mmol/L时,反应30 min后,9.60 mol/L的亚甲基蓝去除率可达到98.52%。通过自由基捕获剂抗坏血酸和羟基自由基捕获剂甲醇,证明了Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基和过氧自由基。     

改性沸石负载Fe_3O_4催化H_2O_2去除亚甲基蓝染料废水

利用改性沸石负载Fe_3O_4活化H_2O_2非均相Fenton体系氧化降解有机污染物亚甲基蓝。考察了催化剂改性沸石负载Fe_3O_4投加量、溶液初始pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝降解效果的影响,进而讨论Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2非均相Fenton体系的催化机理。结果表明,当催化剂投加量为2.40 g/L,初始溶液pH为5.33,H_2O_2浓度为5.93 mmol/L时,反应30 min后,9.60 mol/L的亚甲基蓝去除率可达到98.52%。通过自由基捕获剂抗坏血酸和羟基自由基捕获剂甲醇,证明了Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基和过氧自由基。     

环己二胺双缩水杨醛Ni~(2+)配合物的晶体结构与催化染料降解

为了实现染料废水得有效处理,以环己二胺、水杨醛和NiCl_2为原料合成了催化剂Ni_2L_2.H_2O(C_(40)H_(44)N_4Ni_2O_5)。采用单晶衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振波谱、电导率、元素分析对其进行了表征。利用分光光度计考察了其活化H_2O_2氧化降解甲基橙的性能,利用高锰酸钾法测定了降解过程的COD值,利用高效液相色谱(HPLC)测定了降解产物,利用自由基捕获进行了机理探讨。发现Ni_2L_2.H_2O是由两分子单核Ni配合物(Ni L)与一分子H_2O组成,水中的氧原子不参与配位。发现当甲基橙浓度为30 mg/L,催化剂用量为4 mg/L,pH=9,T=40℃,双氧水用量为10 mmol/L时,250 min后甲基橙的脱色率为100%。发现降解产物有草酸、顺丁烯二酸和二氧化碳;发现降解过程中甲基橙降解液的COD下降;水杨酸捕捉羟基自由基生成2,5-二羟基苯甲酸。说明Ni_2L_2.H_2O可以活化H_2O_2产生羟基自由基,羟基自由基进攻甲基橙实现甲基橙染料的氧化开环降解,直至矿化。给出了可能的活化降解机制。     

低频超声驱动BaTiO3压电-芬顿体系降解水中卡马西平

通过水热法制备了高纯度的四方相钛酸钡(BaTiO_3,BT),探究了压电-芬顿体系降解卡马西平(CBZ)的影响因素及降解机理。结果表明,仅低频超声能够驱动该体系产生压电-芬顿效应,Fe(Ⅱ)的加入能够显著提升CBZ的降解效果,该体系对CBZ的降解率高达99%。pH值=3时体系降解效果最佳,Fe(Ⅱ)的最佳浓度和BT最佳投加量分别为10 mg/L、2 g/L。在超声作用下,BT中的电子-空穴对分离,发生一系列氧化还原反应,产生了羟基自由基(·OH)、过氧化氢(H_2O_2)及超氧自由基(·O~-_2)等多种活性氧化物,Fe(Ⅱ)继而与产生的H_2O_2反应生成·OH,·OH在该体系降解CBZ的过程中起主要作用。     

Fe~(2+)/活性炭在类Fenton体系降解苯酚废水中的应用

以浸渍法制备了系列Fe~(2+)/活性炭材料,X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电子电镜分析结果表明,形貌未变的活性炭载体负载了铁离子。将所制材料应用于类Fenton体系降解废水中苯酚的实验研究,结果表明,在焙烧温度为500℃,铁离子负载量为0.49 mmol/g条件下制备的Fe~(2+)/活性炭材料的催化活性最高,其与双氧水组成的类Fenton体系在60 min内对苯酚的降解率为83%。该材料在循环使用时稳定性好,经5次使用后其活性仅下降8%。     

芬顿法氧化降解水中茜素红的研究

研究了芬顿法对水中偶氮染料茜素红氧化降解过程。考察了溶液的pH值、不同H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、H_2O_2/Fe~(2+)投加量、染料初始浓度对茜素红降解效果的影响。结果表明:茜素红初始浓度为20 mg/L,在pH值为3、H_2O_2和Fe~(2+)投加量分别为0.5 mmol/L和0.1 mmol/L的最佳条件下,反应30 min后茜素红的降解率达到最大值65.48%。Cl~-对茜素红在芬顿体系中的降解表现明显的抑制作用,SO_4~(2-)和NO_3~-的存在降低了芬顿试剂的氧化性能,也阻碍了茜素红的降解。     

白云鄂博矿石非均相Fenton氧化技术的研究

利用白云鄂博原矿和过氧化氢(H_2O_2)构成非均相Fenton体系产生的自由基氧化去除难降解有机污染物。考察了白云鄂博矿石投加量、pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝的催化氧化的影响。研究了亚甲基蓝(MB)在白云鄂博原矿-H_2O_2构成的非均相Fenton体系中的催化机理。结果表明,当白云鄂博矿石投加量1.2 g/L,pH=4.5,H_2O_2浓度1.06 mmol/L时,30 mg/L的亚甲基蓝去除率可达到97.33%,且亚甲基蓝的降解反应遵循准一级反应动力学。通过加入自由基捕获剂抗坏血酸、羟基自由基捕获剂甲醇和高价铁捕获剂N,N-二甲基亚砜证明了Fe3O4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基、过氧自由基和高价铁自由基。     

均相与非均相超声-芬顿催化降解水中罗丹明B

以染料罗丹明B(RhB)为目标污染物,以泡沫铁为非均相催化剂,比较均相与非均相超声芬顿体系对RhB的去除效果,并考察了RhB初始含量、溶液初始pH、H_2O_2投加量等因素的影响。通过对不同体系反应速率、Fe~(2+)含量变化以及H_2O_2产量的比较分析,探索比较了降解机制。结果表明,均相超声芬顿体系对RhB的去除率高于非均相超声芬顿体系,当初始RhB的质量浓度为5 mg/L,初始pH为3,H_2O_2投加量为0.5 mmol/L时,RhB去除率分别达到99.86%、94.43%;前40 s符合一级反应动力学方程,基于泡沫铁的非均相芬顿体系可在超声辐射下产生更多Fe~(2+)和H_2O_2,从而有利于对目标污染物的持续降解。     

白云鄂博矿石非均相Fenton氧化技术的研究

利用白云鄂博原矿和过氧化氢(H_2O_2)构成非均相Fenton体系产生的自由基氧化去除难降解有机污染物。考察了白云鄂博矿石投加量、pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝的催化氧化的影响。研究了亚甲基蓝(MB)在白云鄂博原矿-H_2O_2构成的非均相Fenton体系中的催化机理。结果表明,当白云鄂博矿石投加量1.2 g/L,pH=4.5,H_2O_2浓度1.06 mmol/L时,30 mg/L的亚甲基蓝去除率可达到97.33%,且亚甲基蓝的降解反应遵循准一级反应动力学。通过加入自由基捕获剂抗坏血酸、羟基自由基捕获剂甲醇和高价铁捕获剂N,N-二甲基亚砜证明了Fe3O4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基、过氧自由基和高价铁自由基。     

Fe~(2+)活化H_2O_2/PS降解卡马西平的主要影响因素研究

采用亚铁离子活化H_2O_2/PS(过硫酸盐)降解水中的卡马西平(CBZ),对亚铁离子活化H_2O_2/PS降解卡马西平的影响因素进行了研究。结果表明,n(H_2O_2)/n(PS)为3∶1、Fe~(2+)的浓度为0. 1 mmol/L、pH=3、反应时间为30 min时,卡马西平的降解率达到62. 9%。增加Fe~(2+)的浓度能提高卡马西平的降解效率,增加卡马西平的初始浓度会降低卡马西平的去除率,但提高了卡马西平总的去除量。通过甲醇和叔丁醇淬灭实验验证了在亚铁离子活化H_2O_2/PS体系中HO·是主要的反应自由基。该研究为降解水中卡马西平提供了一种技术支持。     

宽pH条件下Mn_3O_4/ACF复合阴极类电芬顿体系降解亚甲基蓝

用电化学方法将Mn_3O_4负载于活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)表面制备了Mn_3O_4/ACF复合阴极,与铂丝阳极构成了异相类电芬顿体系对模型污染物亚甲基蓝(MB)进行降解,考察了该体系在不同pH条件下对MB去除率,并对体系中的活性氧物种进行了检测,初步探讨了降解机理。实验结果表明,在pH 3.0、pH 5.0和pH 7.0时亚甲基蓝脱色率分别达到97.3%、99.9%、99.8%,pH5.0时TOC去除率达到88.6%,pH 7.0和pH 3.0时也分别达到了80.4%和73.4%,拓宽了电芬顿反应的适宜pH范围。体系中活性氧物种的检测结果表明,氧在阴极电还原产生H_2O_2,并与Mn_3O_4反应生成羟基自由基·OH,同时,氧的一电子还原产物超氧自由基O_(2~(·-))也对阴极表面污染物的脱色有重要贡献。     

腐殖酸/Fe~(2+)/PMS体系降解DMP的研究

研究投加了腐殖酸(HA)的Fe⁽²⁺⁾/过一硫酸盐(PMS)体系对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解。考察了体系沉淀物、腐殖酸浓度对降解DMP的影响。通过活性自由基和中间产物的鉴定推测了DMP的降解过程。结果表明,腐殖酸/Fe(2+)/过一硫酸盐(PMS)体系对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解。考察了体系沉淀物、腐殖酸浓度对降解DMP的影响。通过活性自由基和中间产物的鉴定推测了DMP的降解过程。结果表明,腐殖酸/Fe⁽²⁺⁾/PMS体系对DMP的降解明显优于其他体系,DMP的降解率可达100%。体系中生成的沉淀物是腐殖酸与铁的络合物,是促进DMP降解的重要物质。当腐殖酸浓度从1 mg/L增加至20 mg/L时,DMP的降解速率呈先增大后减小趋势。·OH和SO_4(2+)/PMS体系对DMP的降解明显优于其他体系,DMP的降解率可达100%。体系中生成的沉淀物是腐殖酸与铁的络合物,是促进DMP降解的重要物质。当腐殖酸浓度从1 mg/L增加至20 mg/L时,DMP的降解速率呈先增大后减小趋势。·OH和SO_4^(·-)是体系中主要的活性自由基。DMP降解的中间产物主要为邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸和苯甲酸。     

RPB-Mn~(2+)/H_2O_2/O_3处理硝基苯废水

在旋转填料床(RPB)中考察了Mn~(2+)/H_2O_2/O_3处理硝基苯废水的效果。考察了Mn~(2+)浓度、初始p H、超重力因子β、H_2O_2浓度、液体流量对硝基苯去除效果的影响。结果表明,硝基苯去除率随Mn~(2+)浓度、p H、超重力因子β、H_2O_2浓度、液体流量的增加呈先增加后减小的趋势。当硝基苯质量浓度为150 mg/L时,在Mn~(2+)浓度为1.8 mmol/L,p H 2.5,超重力因子β=40,臭氧质量浓度为40 mg/L,H_2O_2浓度为5.0 mmol/L,液体流量为120 L/h,循环处理25 min的条件下,硝基苯去除率和TOC去除率分别可达99.82%、59.24%,硝基苯质量浓度为0.27 mg/L,达国家一级排放标准(GB 8978—1996)。相同实验条件下,硝基苯去除率比RPB-O_3/H_2O_2提高了21.43%,TOC去除率比RPB-O_3/H_2O_2提高了21.08%。     

芬顿氧化水杨醛肟的实验研究

研究了芬顿氧化技术在水体中水杨醛肟的降解效果,探讨了探索了芬顿试剂中H_2O_2含量、Fe~(2+)含量以及体系pH、温度等对芬顿降解的影响,发现芬顿试剂能够快速、显著降解水体中的水杨醛肟,且不受温度和pH值的影响。在水杨醛肟初始浓度为50 mg/L时,投加0.5 mmol/l的H_2O_2和0.125 mmol/L的硫酸亚铁1min内即可将水杨醛肟降解至23 mg/L左右。实验结果表明对于高浓度水杨醛肟废水,芬顿技术具有一定的降解效果。     

不同粒径磁铁矿的多羧酸改良光-芬顿体系应用

研究利用乙二胺-N,N'-二琥珀酸(EDDS)与强磁性的磁铁矿络合成Fe(Ⅲ)-EDDS配合物,在模拟太阳光下与H_2O_2作用生成大量的羟基自由基,用于降解目标底物双酚A(BPA)。结果表明,pH=7.0,粒径100～300 nm的磁铁矿体系中,磁体矿投加量0.8 g/L,EDDS、H_2O_2的浓度分别为0.5、0.5 mmol/L时,11 h后BPA的降解率为50.33%;pH=7.0,粒径20 nm的磁铁矿体系中,磁铁矿投加量0.8 g/L,EDDS、H_2O_2的浓度分别为1.5、0.5 mmol/L时,反应11 h后,BPA的降解率为58.76%。2个降解体系中,磁铁矿、EDDS和H_2O_2均存在适宜的含量。BPA在中性和碱性条件下均有一定程度降解,说明EDDS的添加在一定程度上克服了传统Fenton法适用pH范围窄的缺陷。