基于芬顿反应纳米模拟酶快速去除水中有机污染物的应用进展

纳米材料的酶模拟物因具有高稳定性、低成本和制备简便等优点已被用于芬顿反应中作为非均相试剂降解饮用水中有机污染物。该文简要总结了基于芬顿反应的纳米模拟酶催化降解有机污染物的机理,重点介绍了近年来基于芬顿反应的纳米模拟酶催化降解水中染料类、酚类、农药类以及抗生素类等有机污染物的研究进展,并对该方法的未来发展方向和应用前景进行了展望。     

高纯铁铝尖晶石制备及其光芬顿催化性能

为进一步开发新型环境友好型光芬顿催化剂,基于反应烧结法制备了铁铝尖晶石,探究了铁铝尖晶石对罗丹明B染料的光芬顿催化性能和降解机理。结果表明：试样中物相组成为具有Fe2+和Fe3+复合价态的高纯铁铝尖晶石。通过调整pH值、催化剂质量浓度和H2O2剂量,铁铝尖晶石催化罗丹明B呈现不同的降解效率。当工艺条件为pH=3.14、1.0 g/L FeAl2O4和2%H2O2时,降解效率达到90.71%,TOC去除率达76.46%。经过4次循环使用后,铁铝尖晶石仍然保持良好的稳定性。反应烧结法合成的铁铝尖晶石是一种具有潜在价值的光芬顿催化剂,在染料废水处理中具有应用前景。     

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。     

天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料的制备及应用研究

为了克服传统芬顿反应过程中催化剂活性低，产生大量铁泥沉淀，影响芬顿反应效率等问题，以天然斜发沸石和氯化亚铁为原料，通过液相还原法制备得到天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料（NCZM），采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、 X射线光电子能谱（XPS）等技术表征NCZM的结构及其特性。研究结果表明：纳米零价铁成功负载在天然斜发沸石的表面和层间，能够克服纳米零价铁的团聚现象，提高其活性位点。将NCZM作为类芬顿反应的催化剂，考察其对对氯苯酚的降解效果，结果表明：在反应温度为25℃，对氯苯酚初始质量浓度为100 mg/L, H2O2投加量为6 mL/L, pH值为3, NCZM投加量为20 mg/L，类芬顿反应时间为190 min的条件下，对氯苯酚的降解率为100%，矿化率为79.29%，铁离子溶出量为0.67 mg/L，吸附联合类芬顿反应是NCZM降解对氯苯酚的主要降解机理。     

一种类芬顿催化剂的制备方法及其产品和应用

正本发明提供一种类芬顿催化剂的制备方法,以4?氨基吡啶和高氯酸铁为反应前驱物,在无水N,N?二甲基甲酰胺溶液中反应得到4?氨基吡啶铁,再将4?氨基吡啶铁健合在活性碳纤维上,得到类芬顿催化剂。该催化剂能快速有效的降解有机污染物,不仅解决了芬顿反应pH值范围窄,还解决了催化剂难以回收的问题。     

电芬顿体系中铁铈双金属催化剂降解邻苯二甲酸二丁酯研究

以MCM-41为载体,采用水热-焙烧法制备了Al修饰双金属催化剂Fe-Ce/Al-MCM-41并进行了XRD、BET和FT-IR表征;以水体中的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为处理对象,在铂丝-碳毡电芬顿体系中研究了催化氧化降解DBP的效果和影响因素,探讨了降解机理。结果表明,铁、铈双金属催化剂在电芬顿体系降解邻苯二甲酸二丁酯中具有良好的催化活性,铝离子的加入能够提高催化剂的催化性能;最佳实验条件为pH=3、催化剂投加量0.5 g/L、电流强度I=0.15 A、通氧流量0.2 L/min、反应120 min、初始浓度10 mg/L,此时DBP去除率为97.1%,在酸性或中性条件下去除率稳定在92.1%以上,碱性条件下DBP去除率降低,电流强度和通氧量达到饱和后对DBP降解率影响很小,并且催化剂投加过量会导致催化效果降低。此电芬顿体系中·OH的氧化反应是降解DBP的主要途径。     

绿色纳米零价铁为催化剂的类芬顿法降解甲基橙

利用葡萄籽提取液合成纳米零价铁(GS-nZVI),作为类芬顿反应体系的催化剂,用于降解水中甲基橙(MO)。考察溶液pH值(3～11)、反应温度(25～40℃)、MO初始浓度(50～200 mg/L)以及H_2O_2加入量(浓度为5%～30%)对其降解效果的影响。结果显示:随pH的降低、温度的升高、初始浓度的减小,MO的降解率增大;研究范围内,H_2O_2浓度为10%时,MO的降解效果最佳。在不调节pH(pH=6.8),其他条件相同时,GS-nZVI/H_2O_2类芬顿体系对MO的降解效果明显优于传统芬顿法。采用拟一级和伪二阶动力学模型,研究了类芬顿体系对MO的降解过程。拟一阶模型(r~2=0.907 9～0.969 0)和伪二阶模型(r~2=0.938 7～0.961 0)均能很好地描述GS-nZVI为催化剂的类芬顿法降解MO的行为,说明降解是氧化还原与吸附共存的过程,表观活化能(E_a=45.65 kJ/mol),表明降解是受表面控制;其中吸附过程与伪二级吸附模型关联性更高,表明吸附以化学吸附为主。热力学分析结果表明,降解为自发的吸热过程。降解过程中紫外-可见吸收光谱的变化,显示GS-nZVI/H_2O_2类芬顿法能够有效降解MO。     

类芬顿催化剂研究进展

随着我国对于环境质量要求的不断提高,亟需有效的方法来处理工业进程中产生的有毒有害且难降解的有机污染物。类芬顿由于其低成本、操作简单以及对环境无污染等特点,近年来备受关注。研究的重点在于开发出成本低、普适性强、效果明显的催化材料。本文介绍了类芬顿反应催化剂的种类有单金属/金属氧化物、多金属/金属氧化物,以及金属+螯合物体系等,综述了类芬顿降解污染物常见类型分别为染料、酚类化合物、PPCPs及其它有机污染物,并介绍了相关的研究进展,同时对该类催化剂的研究方向进行了展望。     

电解耦合类芬顿催化降解对硝基酚反应动力学及产物特性

在无隔膜反应器中以石墨为阴阳极,投加FeO3/γ-AI2O3催化剂作填料构成电解耦合类芬顿反应体系(即催化填料床曝气电解体系),对pH=2.5的100ml/L对硝基酚模拟废水电解处理5 h,较之其他电化学对照体系处理效果明显增加,底物浓度及COD去除率分别达到89.38%和47.26%;对硝基酚降解过程遵循准一级动力学,反应速率常数较之单纯电解提高了44.0%～67.4%;B/C由单纯电解体系的0.13左右提升至0.506.电解耦合类芬顿反应电解体系出水中苯醌等芳香类化合物累积量明湿减少,有机物主要以小分子脂肪酸的形式存在.根据中间产物推测对硝基酚的降解机理.     

多级花状纳米CuS的制备及其催化降解性能

以氯化铜、硫脲为原料,聚乙二醇为表面活性剂,通过水热法制得纳米CuS。场发射扫描电子显微镜（FESEM）及X射线衍射仪（XRD）等表征发现,产物由厚度50 nm左右的不规则纳米片构成,呈多级花状,粒度约为6 μm,属六方晶系结构。研究结果显示,该多级花状纳米CuS在H₂O₂辅助下,表现出理想的类芬顿催化性能,其在选取的2 h观测周期,对罗丹明B（RhB）的降解效率可达91%,且在较大的pH值变化区间4~10范围内,均能保持较好的催化活性与降解效果。动力学研究表明,该类芬顿体系对RhB的催化降解反应复合准一级动力学方程。     

超声/高级氧化联用水处理技术的研究进展

超声/高级氧化联用技术克服超声技术高能耗的弱点,并且可以充分利用超声空化氧化产生的特殊反应环境获得对难降解污染物较高的协同降解速率。对超声臭氧联用技术、超声光催化联用技术以及超声类芬顿联用技术进行了系统综述,并提出了未来的研究方向。     

绿色纳米零价铁为催化剂的类芬顿法降解甲基橙

利用葡萄籽提取液合成纳米零价铁(GS-nZVI),作为类芬顿反应体系的催化剂,用于降解水中甲基橙(MO)。考察溶液pH值(3～11)、反应温度(25～40℃)、MO初始浓度(50～200 mg/L)以及H_2O_2加入量(浓度为5%～30%)对其降解效果的影响。结果显示:随pH的降低、温度的升高、初始浓度的减小,MO的降解率增大;研究范围内,H_2O_2浓度为10%时,MO的降解效果最佳。在不调节pH(pH=6.8),其他条件相同时,GS-nZVI/H_2O_2类芬顿体系对MO的降解效果明显优于传统芬顿法。采用拟一级和伪二阶动力学模型,研究了类芬顿体系对MO的降解过程。拟一阶模型(r²=0.907 9～0.969 0)和伪二阶模型(r2=0.907 9～0.969 0)和伪二阶模型(r²=0.938 7～0.961 0)均能很好地描述GS-nZVI为催化剂的类芬顿法降解MO的行为,说明降解是氧化还原与吸附共存的过程,表观活化能(E_a=45.65 kJ/mol),表明降解是受表面控制;其中吸附过程与伪二级吸附模型关联性更高,表明吸附以化学吸附为主。热力学分析结果表明,降解为自发的吸热过程。降解过程中紫外-可见吸收光谱的变化,显示GS-nZVI/H_2O_2类芬顿法能够有效降解MO。     

Fe1Co0.5Ba2.5氧化物纳米颗粒芬顿催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备的铁钴钡氧化物纳米颗粒作为非均相类芬顿催化剂,研究其催化降解亚甲基蓝,考察催化剂投加量,H2O2投加量,温度等对亚甲基蓝降解效率和降解速率的影响.结果表明,在最佳的实验条件下该氧化物颗粒与过氧化氢组成的芬顿试剂在20 min内,亚甲基蓝降解率达到95％.该反应符合一级动力学模型,55℃条件下,速率常数为0.10 min-1,反应活化能为54.1kJ/mol.     

钴系化合物类芬顿反应降解废水的机理分析

介绍了近些年钴系化合物类芬顿反应的常见机理,重点探讨活性物质（碳粉、复合纳米材料、络合剂、光敏有机物）、温度及pH等因素对钴系化合物类芬顿反应的影响,为实现高效降解废水提供借鉴。     

类芬顿反应降解除草剂研究进展

除草剂在农业生产上的广泛应用给生态环境带来了危害。近年来,如何攻破低成本、高效、温和且二次污染少的除草剂降解关键技术,成为业界的关注热点。综述了2015—2019年期间,利用类芬顿反应降解多种除草剂(包括草甘膦、敌草隆和莠去津等)的研究进展。这些方法包括芬顿法与生物氧化结合、电芬顿法等去除水体中除草剂的机理及关键技术。分析了这些方法应用存在的二次污染、技术难度与成本等问题。并概述了利用自然界存在的类芬顿反应降解土壤除草剂的可行性与可能机制。最后,对降低除草剂降解产物二次污染的有效方法,以及土壤中除草剂降解新动向进行了展望。     

非均相电芬顿法处理废水的研究进展

在污水深度处理领域,电芬顿法作为均相芬顿体系的衍生,已经广泛应用于高浓度难降解有机废水的处理中。铁离子作为均相电芬顿体系中的主要活性物种,由于其在反应过程中易于沉淀的特点,从而会产生大量的铁污泥,降低了均相电芬顿处理废水的效率。因此,采用将铁活性物种负载到载体材料制成非均相电芬顿体系主催化单元的方法,可有效减少铁离子的流失,同时也能提高反应效率。本文概述了非均相电芬顿的反应机理,通过介绍非均相电芬顿电极材料和催化剂两个方面来说明非均相电芬顿的发展现状,并对其未来的发展状况进行了展望。     

芬顿试剂催化糖类制备5-羟甲基糠醛

研究了在水-正丁醇双相体系中,芬顿试剂催化转化淀粉、葡萄糖和果糖为5-羟甲基糠醛（5-HMF）的反应。考察了多种影响因素,包括反应温度、反应时间、水和正丁醇比例、芬顿试剂（Fe²⁺和H₂O₂）比例,淀粉、葡萄糖和果糖为底物的5-HMF最高收率分别达到46.5%、47.4%和61.7%。探讨了芬顿试剂催化糖类制备5-HMF的作用机理,即芬顿试剂可以降解淀粉为葡萄糖,催化葡萄糖异构化为果糖,催化果糖生成5-HMF。     

Si-FeOOH/H2O2类芬顿降解盐酸四环素废水的效能及其机理

采用碱沉法制备的Si-FeOOH作为非均相类芬顿催化剂,研究其催化降解盐酸四环素废水的效能,考察了催化剂投量、pH、过氧化氢加入量对盐酸四环素降解效能和反应速率的影响。实验结果表明:在催化剂投加量3.0 g·L^-1、H₂O₂投加量9.9 mmol·L^-1、pH为3、室温[(25±1)℃]的条件下,盐酸四环素降解率为90%,一级反应速率常数为0.0504 min^-1。与催化剂FeOOH相比,类芬顿催化剂Si-FeOOH性能更卓越。同时采用探针化合物正丁醇、苯醌,证明了Si-FeOOH /H₂O₂ 催化体系中的氧化活性种主要为羟基自由基(·OH)和超氧自由基(HO₂·), 并推测了其催化反应机理。     

钼酸铁在邻苯二甲酸氧化降解中的催化性能研究

研究了钼酸铁作为类Fenton试剂对邻苯二甲酸的催化氧化性能。考察了催化剂用量、H2O2浓度和反应温度对邻苯二甲酸去除率的影响。结果表明,当催化剂用量为1000 mg/L,H2O2浓度为4.995 mg/L,反应温度40℃时,反应90 min后,邻苯二甲酸的去除率可达92.36%。     

芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展

介绍了芬顿氧化技术的基本原理和特点,详细阐述了光-芬顿技术、电-芬顿技术、超声-芬顿技术、微波-芬顿技术、零价铁-芬顿技术等类芬顿氧化技术的反应机理,以及处理废水中难降解有机物的应用现状。总结了芬顿技术目前存在的主要问题以及改进措施,展望了芬顿技术未来的发展趋势和研究方向。