黄铁矿去除水中Cr(Ⅵ)的行为及机理

以广泛存在于土壤中的黄铁矿(FeS₂)为还原剂,探究了Cr(Ⅵ)浓度、pH值、共存离子和溶解氧对FeS₂还原去除水中Cr(Ⅵ)效率的影响,结合FeS₂反应前后的表征和活性物种检测,揭示了FeS₂高效去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明：FeS₂具有在较宽pH值范围内(pH 3～10)高效去除Cr(Ⅵ)的性能,HR-XPS分析和铁溶出检测证明FeS₂在水中溶解态的Fe(Ⅱ)和S■可以快速还原水中的Cr(Ⅵ),而FeS₂固相表面的Fe(Ⅱ)、S^2-_n和S■能吸附溶液中的Cr(Ⅵ),实现Cr(Ⅵ)的快速还原和固定。共存离子实验证明NaCl、NaNO₃几乎不影响Cr(Ⅵ)的去除,而Na₃PO₄导致FeS₂去除Cr(Ⅵ)的效率降低至32%,溶解氧则几乎不影响Cr(Ⅵ)的去除。最后,利用天然FeS₂治...     

紫外-高铁酸钾联合氧化处理水中双酚A的研究

采用254 nm紫外光活化高铁酸钾[UV/Fe(Ⅵ)],探究其对水溶液中双酚A(BPA)的降解效能,对体系中主要的活性组分进行了鉴定,提出了BPA可能的降解路径。结果表明,UV/Fe(Ⅵ)协同降解BPA符合二级动力学,其降解速率比UV和Fe(Ⅵ)分别提升了98.94%和67.17%。当BPA浓度为220μmol/L,Fe(Ⅵ)浓度为50μmol/L,体系温度25℃,pH 6时,BPA的去除率达到了91.46%。温度和pH的升高、腐殖酸和CO₃^2-的存在,可以提升BPA的降解速率。UV/Fe(VI)体系起主导作用的活性组分为Fe(V)、Fe(IV)、超氧自由基和羟基自由基。去甲基化、羟基化和开环反应是BPA的主要降解路径。     

UV/Na2CO5降解水中咪唑类离子液体影响因素的研究

采用UV/Na₂CO₅技术去除水中24种咪唑类离子液体,探究了过碳酸钠(Na₂CO₅)浓度、不同初始pH、无机离子种类、腐殖酸(HA)浓度和不同真实水体等对降解的影响,并通过自由基淬灭实验推断了反应体系中起作用的自由基。实验结果表明,24种咪唑类离子液体的光降解均符合假一级动力学,但光降解速率常数与其自身结构性质未呈现明显相关性。离子液体的光降解速率随着Na₂CO₅浓度的升高而增加,当Na₂CO₅与1-辛基-3甲基咪唑溴盐(IL-5)的摩尔浓度比为10:1时,IL-5在5 min之内几乎可以100%被降解。反应体系的pH对IL-5的降解有重要影响,当pH=8时,IL-5的降解速率常数最高,为0.011 4 s^-1。Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-对IL-5的光降解无影响,SO...     

Fe(Ⅱ)非生物氧化-沉淀联合工艺对As(Ⅴ)去除的研究

由于现代化工业进程快速发展,大量砷污染物进入水体,引起水质恶化。提出了氧诱导Fe(Ⅱ)非生物氧化与As(Ⅴ)共沉淀,是一种节省成本、时间且高效的As(Ⅴ)去除方法。考察了pH、Fe(Ⅱ)/As(Ⅴ)摩尔比、溶解氧(DO)浓度、温度及共存离子对As(Ⅴ)去除的影响。结果表明,同步氧化Fe(Ⅱ)可显著提高亚铁除砷效率。随着pH从5.3增加到8.0,As(Ⅴ)去除能力先增大后减小,最佳pH为6.4;溶解氧质量浓度从0提高到4 mg/L,反应60 min后As(Ⅴ)的去除率提升了37.85%;反应体系中共存离子(Cu²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Cl^-、NO₃^-、PO₄^-)存在时,Mn²⁺促进As(Ⅴ)的去除,Mn(Ⅱ)=0.5 mg/L,As(Ⅴ)的去除率提高了11%;提高温度和亚铁浓度均能增加As(Ⅴ)的去除率。SEM-EDS结果表明,氧气存在时固体颗粒由松散细小转化为轮廓清晰、簇团密实的球形团聚,...     

高铁酸盐耦合过氧乙酸深度处理水中甲硝唑的特性研究

甲硝唑(MNZ)是一种硝基咪唑类抗生素,在环境中易积累且代谢产物具有潜在的致癌、致突变性。研究了高铁酸盐/过氧乙酸[Fe(Ⅵ)/PAA]耦合技术深度处理水中MNZ的特性,模拟了MNZ在废水中的降解,并深入研究其反应机理。在Fe(Ⅵ)/PAA体系下,pH为8,Fe(Ⅵ)、PAA投加浓度分别为500、100μmol/L,反应时间为60 min时MNZ的降解率可达94.85%,且降解过程遵循伪一级动力学。变量试验表明,MNZ的降解与Fe(Ⅵ)和PAA的投加量呈正相关,且在pH=8时达到最佳效果。水基质中的氯离子(Cl^-)和硝酸根离子(NO₃^-)对MNZ降解的影响较小,铵盐(NH₄⁺)能促进MNZ的降解,而碳酸氢根离子(HCO₃^-)和腐殖酸(HA)则抑制MNZ的降解。Fe(Ⅵ)/PAA体系对模拟医疗废水中MNZ降解与在超纯水中的降解效果相似,可以达到较好的去除效果。探针实验和猝灭实验表明,该体系的主要活性物种是Fe(Ⅳ)/Fe(Ⅴ),PAA溶...     

中空磁性微球活化过一硫酸盐降解水中甲氧苄啶的研究

采用溶剂热法制备了铁酸锰(MnFe₂O₄)中空磁性微球(HM-MnFe₂O₄),利用SEM、TEM、XRD、VSM、XPS、BET/BJH方法对材料进行表观和形貌分析,并将其应用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的甲氧苄啶(Trimethoprim, TMP),通过高效液相色谱法对降解效率进行评估。结果表明,在pH为9.0、PMS浓度为3.0 mmol/L的条件下,投加0.20 g/L的HM-MnFe₂O₄纳米材料可在120 min内完全降解10.0 mg/L的TMP。同时,考察了阴阳离子对TMP降解过程的影响,Cl^-对TMP的降解有促进作用,HCO^-₃、Cu²⁺和腐殖酸(HA)均具有一定的抑制作用。通过自由基猝灭实验发现降解体系受到·OH、O^-₂·的自由基和¹O₂的非自由基影响。循...     

Fe/AC催化过氧化氢降解双酚A

传统Fenton反应存在对液相pH要求较高、Fe³⁺回收困难以及难以重复使用等问题。基于"活性离子固载化,酸性环境局部化"的设计思路,通过对活性炭(AC)表面酸化改性,制备得到载铁活性炭(Fe/AC)催化剂。研究了Fe/AC制备工艺与其性能之间的关系,结果表明,在载Fe³⁺量44.05 mg·g^-1、煅烧温度200℃的制备工艺下可得到催化活性较高、稳定性好的Fe/AC催化剂。用性能优良的Fe/AC催化H₂O₂降解双酚A(BPA),其较佳催化反应条件为:反应时间60 min、反应温度20℃、溶液pH值为4.0≤pH≤8.0、Fe³⁺/H₂O₂摩尔比为0.007～0.012、30% H₂O₂用量为0.04 ml H₂O₂·(mg BPA)^-1。本工作制备得到的Fe/AC催化剂具有较好的重复使用性能,在实际废水处理领域具有较大的应用前景。     

可见光激发Bi2MoO6活化PMS降解盐酸四环素

为了利用半导体光催化和硫酸根自由基高级氧化技术协同作用处理抗生素废水,采用溶剂热法制备三维结构的钼酸铋(Bi₂MoO₆)微球,并在可见光照射下激发Bi₂MoO₆进而活化过一硫酸氢盐(PMS)处理含盐酸四环素(TC)废水。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对样品形貌特征、晶格结构、光学性能进行表征。结果表明,Bi₂MoO₆纳米片组成的三维微球具有良好的吸附和可见光催化降解TC能力,活化PMS协同作用可以进一步提高系统降解TC的效率。通过静态实验,考察催化剂使用量、PMS初始浓度、环境共存阴离子(Cl^-、CO^2-₃、NO^-₃)和腐殖酸(HA)对可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS降解TC性能的影响。自由基捕获实验表明,·OH、SO^-₄·、O^-₂·和h⁺等活性基团在可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS催化降解TC过程中都做出了贡献。     

基于AMD回收的生物炭修饰LDHs降解土霉素研究

采用共沉淀法模拟酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)的中和处理过程，利用生物炭优化调控中和过程，负载修饰获得层状双氢氧化物-生物炭复合材料(Recovered Layered Double Hydroxides, RLDH@BC),用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中土霉素(OTC)。各项表征结果证明，该方法可成功从AMD中回收RLDH@BC。降解实验表明，RLDH@BC可在广泛的pH范围(3～11)高效活化PMS降解OTC,最高去除效率达到88%;共存离子实验表明，NO^-₃和HCO^-₃共存条件下OTC的去除率从86.2%分别降至82.3%、82.2%,影响较小；而Cl^-和H₂PO■共存时，OTC的去除率分别降至76.1%、68.7%,产生一定影响。猝灭实验表明，在RLDH@BC/PMS体系中，自由基和非自由基共同作用，其中自由基占主导作用。经过5个循环后，70%的OTC在20 min内被去除，说明材料具有良好的循环利用性。该研究...     

光助过硫酸盐氧化处理苯甲羟肟酸的研究

采用紫外光活化过硫酸盐体系降解选矿药剂苯甲羟肟酸,考察了光源、光照强度、氧化剂投加量、pH等因素对苯甲羟肟酸去除效果的影响,并分析讨论了实验机理以及降解产物。结果表明：不同光照条件下,汞灯对苯甲羟肟酸的去除效果比氙灯好,且光照强度越高去除率越高;紫外光照和过硫酸钾(UV/K₂S₂O₈)的共同作用可显著促进苯甲羟肟酸的去除,且苯甲羟肟酸浓度越高去除率越低,过硫酸钾浓度越高去除率越高;pH对UV/K₂S₂O₈降解苯甲羟肟酸的影响较小;常见阴离子(Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-)抑制了药剂的降解,阳离子Fe²⁺、Cu²⁺促进了药剂的降解;UV/K₂S₂O₈体系中起主要氧化作用的活性物质是SO₄^·-,苯甲羟...     

生物炭与微量铁共催化降解水中磺胺二甲基嘧啶

采用生物炭(BC)与微量溶解态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)共同催化芬顿反应降解水中磺胺二甲基嘧啶(SMZ),目的在于加速污染物降解的同时控制含铁污泥的产生。结果表明,当初始pH 3.0时,BC(1.0 g·L^-1)与微量Fe(Ⅱ)(1.0 mg·L^-1)构成的复合芬顿体系中SMZ的降解速率常数(k_obs)分别是BC+H₂O₂和Fe(Ⅱ)+H₂O₂体系的20.0倍和14.1倍;且在Fe(Ⅱ)剂量低至0.3 mg·L^-1时,BC+Fe(Ⅱ)+H₂O₂体系仍能在120 min内使SMZ接近完全转化。由于生物炭对Fe(Ⅲ)的还原,采用微量Fe(Ⅲ)代替Fe(Ⅱ)后复合体系中SMZ仍保持相当高的降解速率。通过测定·OH累计产量和H₂O₂消耗量,表明复合体系中生物炭可以催化H₂O₂分解、而微量Fe(Ⅱ...     

Fe(Ⅱ)/PS预氧化系统去除水中碘海醇研究

首先研究了碘海醇在Fe(Ⅱ)/PS高级氧化体系中的降解,包括其反应条件、影响因素及降解机理。然后考察了碘海醇在经过Fe²⁺/PS预氧化后与常规消毒剂(氯和氯胺)反应生成消毒副产物的情况。结果表明：单独Fe²⁺和单独PS均不能降解碘海醇,但Fe²⁺/PS体系可以将其快速降解。降解率在Fe²⁺与PS摩尔比为1时最大且与初始氧化剂浓度正相关,与初始碘海醇浓度、初始NOM浓度和初始pH负相关。氧化降解碘海醇的主要活性自由基为SO₄.^-而非.OH。经Fe²⁺/PS体系预氧化后,氯化产生的DBPs浓度高于氯胺化,而氯胺化产生的I-THMs浓度高于氯化。不论氯化和氯胺化,I-THMs和DBPs浓度均随着初始消毒剂浓度的增加而增加,随着初始碘海醇浓度和初始pH的增加先增加后降低。     

新型过碳酸盐降解水中苯酚的效能和机理研究

过碳酸盐是H₂O₂和Na₂CO₃的固体加合物，与H₂O₂相比有着相同的功能优势，但更容易储存和运输，因此近年来得到水处理界越来越广泛的关注。本文利用Fe²⁺活化过碳酸钠(SPC)降解水溶液中典型目标污染物苯酚，研究了降解效能、反应机理以及环境影响因素。结果表明，Fe(Ⅱ)/SPC体系对于苯酚有着良好的去除效果：在pH=5、SPC投加量为4 mmol/L、Fe(Ⅱ)投加量为1.5 mmol/L条件下，20 min就可将苯酚完全去除；通过自由基探针试验、自由基淬灭实验，确定了Fe(Ⅱ)/SPC体系存在·OH、O₂^·-、CO₃^·-和¹O₂，且·OH是Fe(Ⅱ)/SPC体系降解苯酚的主要活性物种，O₂^·-和CO₃^·-也部分参与...     

紫外-高铁酸盐体系氧化降解水中的萘普生

利用紫外线(UV)活化高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]能显著提高萘普生(NPX)的降解率。本文考察了不同体系、Fe(Ⅵ)投加量、溶液pH、磷酸盐、HCO₃^-、Cl^-以及腐殖酸(HA)对NPX降解的影响,并通过自由基淬灭实验和中间价态铁鉴定实验确定了反应的主要活性物种。通过TOC去除率确定体系降解NPX的矿化程度并利用液相色谱质谱联用仪检测降解的中间产物,提出了可能的降解路径。结果表明,反应60min后,单独Fe(Ⅵ)几乎不能降解NPX,单独UV对NPX的降解率也不到26%,而UV-Fe(Ⅵ)体系对NPX的降解率高达82%,降解过程符合准一级动力学规律(R²>0.95),反应速率常数为0.0306min^-1,分别是单独UV和单独Fe(Ⅵ)降解速率的6.2倍和102倍。溶液初始pH对UV-Fe(Ⅵ)体系降解NPX有显著影响,酸性条件下有利于NPX的降解,主要是由于在不同pH下高铁酸盐和NPX的不同形态的双重作用。相同pH下,磷酸盐对NPX的降解有明显的抑制作用,主要是因为磷酸盐与Fe(...     

铁氨基黏土改性纳米零价铁强化去除电镀废水中的Cr(Ⅵ)

针对纳米零价铁(nZⅥ)易团聚、氧化等缺陷,基于液相还原法,本文利用具有层状结构的铁氨基黏土纳米材料(FeAC)改性nZⅥ用于去除电镀废水中的Cr(Ⅵ)。考察了材料配比组成、投加量、初始pH值对体系去除Cr(Ⅵ)的影响,也研究了改性材料去除实际含铬废水的能力。研究表明：FeAC的加入有利于提高吸附材料的分散性与稳定性,削弱nZⅥ的团聚与氧化问题;当Cr(Ⅵ)浓度为20 mg·L^-1,FeAC与nZⅥ的质量配比为1:5且投加量为0.250 g·L^-1时,改性纳米材料对Cr(Ⅵ)的去除效果最佳;废水中存在的Cu²⁺、Ni²⁺均对改性材料去除Cr(Ⅵ)有明显的促进作用,且对实际含铬废水也保持稳定的去除能力。     

CuCe氧化物催化剂的制备及CWPO降解双酚A废水研究

为解决Fenton法存在活性组分流失及通常在pH 2～3条件下运行的局限性,采用柠檬酸络合法制备了CuCe氧化物催化剂,建立了双酚A非均相催化湿式过氧化氢氧化（CWPO）反应体系。考察了焙烧温度、Cu/Ce摩尔比、H₂O₂用量、双酚A初始浓度和pH对催化剂物化结构和CWPO性能的影响。并分析了可能的降解路径。结果表明：催化剂具有良好的高温稳定性和pH适应性,在pH 1.6～7.9范围内对双酚A都具有较高的降解性能,不需要调节pH。在焙烧温度450℃、Cu/Ce摩尔比1.0、催化剂用量1 g·L^-1、H₂O₂用量196 mmol·L^-1、BPA浓度152 mg·L^-1、pH 6.6、反应温度75℃、反应95 min后,BPA和TOC去除率分别为91.8%和84.5%,Cu²⁺析出浓度为19.3 mg·L^-1。推测了双酚A可能的降解路径。     

铁锰复合氧化膜对水中双酚A的去除及影响因素

前期研究已发现表面负载铁锰氧化膜的石英砂滤料,对水中常见污染物（氨氮、铁、锰等）具有较高的催化氧化能力。本文利用中试过滤系统研究成熟滤料对水中双酚A（BPA）的去除能力,同时考察进水中Mn²⁺的负荷变化对去除水中BPA的影响。结果表明：该系统在仅有BPA负荷时,可去除ΔC_BPA为0.48mg/L,去除率高达95.6%,消耗溶解氧（DO）为5.44mg/L;进水中同时投加BPA和Mn²⁺,当Mn²⁺浓度达到2.0mg/L时,在滤柱前65cm处即可去除ΔC_BPA为0.56mg/L,BPA在后半段无法有效去除。由扫描电子显微镜（SEM）可知,BPA氧化后生成了某种物质,阻塞在氧化膜的孔隙结构中,造成滤料板结,同时发现少许氧化膜裂开脱落;能谱仪（EDS）能谱图显示投加BPA后,C、O元素的含量分别由之前的12.14%、18.50%增加到21.10%、22.58%,而Mn元素由之前的63.18%减少至42.49%,导致氧化膜表面锰氧化物减少;X射线光电子能谱（XPS）能谱图显示,在不同阶段氧化膜的主要化学形态为Mn₃O₄和MnFe₂O₄,而投加BPA后,有机物[—CH₂—H(OH)]_n覆盖在氧化膜表面及空隙中,降低了氧化膜表面的有效活性位,导致了BPA去除效果下降。     

高铁酸盐对水中H2受体拮抗剂的降解特性

高铁酸盐［Fe(Ⅵ)］兼具氧化、絮凝和消毒等功能,是备受关注的一类多功能水处理剂。本文针对在自然水域中H₂受体拮抗剂类药品（HRAs）经常被检出并难以去除的问题,通过高铁酸钾（K₂FeO₄）对5种临床上常见HRAs［即法莫替丁（FMTD）、雷尼替丁（RNTD）、罗沙替丁（RXTD）、西咪替丁（CMTD）和尼扎替丁（NZTD）］进行氧化降解研究。结果表明,在pH=7条件下,K₂FeO₄更倾向与带有硫醚键结构和羧基结构的HRAs反应。HRAs（除RXTD外）对K₂FeO₄具有较高的反应活性,降解率高达98.4%,并且符合二级反应动力学特性。反应二级速率常数与pH有较高的相关性,其主要是由于K₂FeO₄质子化和HRAs形态受pH的影响。不同浓度的水体基质（Cl^-、HCO₃^-和腐殖酸）对K₂FeO₄氧化降解HRAs有不同程度的抑制作用。实际水体中复杂的水质特征影响K₂FeO₄对HRAs的去除,但除医疗废水外,K₂FeO₄对RNTD的去除率高达80%,医疗废水中的去除率为65%。经K₂FeO₄处理后,HRAs的生态毒性可显著降低。     

盐助溶液燃烧法制备MnFe2O4催化过一硫酸盐降解双酚A

采用盐助溶液燃烧法制备磁性铁酸锰（MnFe₂O₄）,催化过一硫酸氢盐（PMS）氧化降解水溶液中的双酚A。通过XRD、BET等手段对制备的铁酸锰催化剂进行了表征。探究了MnFe₂O₄投加量、PMS投加量、溶液初始pH、淬灭剂、共存离子等因素对双酚A降解效果的影响,评估了MnFe₂O₄催化剂的循环利用性能。结果表明,MnFe₂O₄和PMS的最合理投加量分别为 0.3 g/L、0.3 mmol/L,初始pH为11.0时双酚A降解效果最好,60 min内的降解率可达99.3%。淬灭实验表明,催化体系中同时存在多种活性物质,¹O₂是主要活性物种。溶液中Cl^-、HCO₃^-和HPO₄^2-等共存离子的存在影响双酚A的降解。双酚A在60 min内的TOC去除率为34.9%,苯环断裂和开环反应是其主要降解路径。MnFe₂O₄催化剂循环使用三次后,双酚A的降解率仍保持在90.0%左右。     

紫外/过—硫酸盐工艺对水中除草剂Isoproturon的降解特性

探究了典型苯脲类除草剂异丙隆(Isoproturon,ISO)在紫外/过一硫酸盐(Ultraviolet/Peroxymonosulfate,UV/PMS)组合工艺下的降解特性。系统研究了在不同PMS浓度、UV强度、pH及不同常见水体背景离子(Cl^-、HCO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-)浓度下对该过程中ISO降解效果的影响并探讨了相关内在作用机制。结果表明,ISO的去除效率为：UV/PMS>>UV>PMS。PMS是一种不对称的氧化剂,可被UV激活产生强氧化性自由基(SO₄^·-和HO^·)从而可显著提高ISO的去除速率至80.09%,其降解符合拟一级动力学模型。PMS投加量和pH(5～9)的增加,大大加快了ISO的去除。背景离子实验表明,SO₄^2-对UV/PMS中的ISO降解无显著影响,而Cl^-