添加剂改性Fenton体系中Fe2+再生过程及机制的对比

Fe²⁺的再生直接决定Fenton体系产生的能力。选取羟胺、对苯二酚、对苯醌、亚硫酸钠4种典型添加剂,通过分析不同改性Fenton体系中Fe²⁺浓度、H₂O₂浓度、氧化还原电极电位（ORP）,揭示了Fe²⁺再生机制的差异,并进一步分析了不同添加剂与体系中H₂O₂及·OH的反应情况。结果表明：NH₂OH能快速使Fe²⁺再生,但伴随其消耗,Fe²⁺浓度不断降低。对苯二酚、对苯醌具有相似效果,两者均可大大强化Fe²⁺的再生。与NH₂OH不同,两者在体系中可迅速建立醌循环,持续还原Fe³⁺,且以两种物质或其组合均可建立循环。与上述机理均不同,Na₂SO₃会先与·OH及H₂O₂反应,因而不能有效还原Fe³⁺。实验还发现添加剂均存在与·OH的反应,其中Na₂SO₃还会消耗H₂O₂。     

分步投加FeSO_4·7H_2O、H_2O_2法预处理皮革鞣制废液试验研究

对皮革鞣制废液采用分步投加FeSO_4·7H_2O、H_2O_2法进行预处理,考察了FeSO_4·7H_2O、H_2O_2的投加方式与投加量、反应温度、pH值、反应周期等的影响。结果表明,最佳工艺参数为:温度50℃,pH值5,FeSO_4·7H_2O投加量5 mmol/L,H_2O_2用量50 mmol/L,反应周期3 h。在此工艺条件下,可使废液色度从40 000倍降为10倍,COD、总铬和Cr~(6+)浓度分别从2 700,19.27,18.78 mg/L降为426.7,0.162,0.15 mg/L,达到了《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》(GB 30486—2013)要求。方法主要是利用先投加FeSO_4·7H_2O还原Cr~(6+),搅拌反应一段时间后,再投加H_2O_2形成Fenton试剂。其去除机制有别于传统Fenton试剂,主要是针对皮革鞣制废液中的Cr~(6+)浓度高这一水质特色,先用Fe~(2+)还原Cr~(6+),并利用Cr_2O_72-的强氧化性,在酸性条件H+与H_2O_2的共同作用下,形成Fe~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Cr~(6+)、H_2O_2、·OH、OH-等离子的共氧化和共沉淀体系,实现色度、Cr~(6+)、COD和总铬的同步去除。     

利用镀镍废液制备硫酸镍

在镀镍废液中先加H_2O_2使Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),再加NaOH除去Fe(OH)_3及Cu(OH)_2等杂质,然后加Na_2CO_3使N_i~(2+)成NiCO_3沉淀,再加H_2SO_4使之溶解,经蒸发结晶制得NiSO_4.7H_2O。产品质量达国家二级标准。     

Fenton和类Fenton技术处理水中盐酸四环素试验研究

为了对比研究Fenton和EDTA-Fe~(3+)、 Fe~(3+)、 Fe~(6+)类Fenton试剂对盐酸四环素的氧化效果,考察了pH值、反应时间、 H_2O_2与铁离子的物质的量比、试剂投加量对盐酸四环素处理效果的影响。结果表明,pH值对EDTA-Fe~(3+)类Fenton氧化效果影响较小,Fenton、 Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton技术最适pH值范围分别为3~5、 4~7和4。Fenton反应速度最快,20 min基本稳定,其次是EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应,Fe~(6+)类Fenton反应速度最慢。Fenton、Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为10∶1, EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为13∶1。在最优试验条件下,盐酸四环素的降解效率依次为:Fenton> Fe~(3+)类Fenton> EDTA-Fe~(3+)类Fenton> Fe~(6+)类Fenton;4种反应试剂对COD_Cr的去除效率均不高,处理效果最好的是Fe~(3+)类Fenton试剂,COD_Cr去除率为21.4%,而EDTA-Fe~(3+)类Fenton处理后COD_Cr浓度高于进水。紫外-可见吸收光谱表明盐酸四环素在4种反应体系中均迅速下降,有小分子产物生成。4种试剂处理后出水色度均较高,后续需要脱色处理。     

分步投加FeSO_4·7H_2O、H_2O_2法预处理皮革鞣制废液试验研究

对皮革鞣制废液采用分步投加FeSO_4·7H_2O、H_2O_2法进行预处理,考察了FeSO_4·7H_2O、H_2O_2的投加方式与投加量、反应温度、pH值、反应周期等的影响。结果表明,最佳工艺参数为:温度50℃,pH值5,FeSO_4·7H_2O投加量5 mmol/L,H_2O_2用量50 mmol/L,反应周期3 h。在此工艺条件下,可使废液色度从40 000倍降为10倍,COD、总铬和Cr⁽⁶⁺⁾浓度分别从2 700,19.27,18.78 mg/L降为426.7,0.162,0.15 mg/L,达到了《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》(GB 30486—2013)要求。方法主要是利用先投加FeSO_4·7H_2O还原Cr(6+)浓度分别从2 700,19.27,18.78 mg/L降为426.7,0.162,0.15 mg/L,达到了《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》(GB 30486—2013)要求。方法主要是利用先投加FeSO_4·7H_2O还原Cr⁽⁶⁺⁾,搅拌反应一段时间后,再投加H_2O_2形成Fenton试剂。其去除机制有别于传统Fenton试剂,主要是针对皮革鞣制废液中的Cr(6+),搅拌反应一段时间后,再投加H_2O_2形成Fenton试剂。其去除机制有别于传统Fenton试剂,主要是针对皮革鞣制废液中的Cr⁽⁶⁺⁾浓度高这一水质特色,先用Fe(6+)浓度高这一水质特色,先用Fe⁽²⁺⁾还原Cr(2+)还原Cr⁽⁶⁺⁾,并利用Cr_2O_72-的强氧化性,在酸性条件H+与H_2O_2的共同作用下,形成Fe(6+),并利用Cr_2O_72-的强氧化性,在酸性条件H+与H_2O_2的共同作用下,形成Fe⁽²⁺⁾、Fe(2+)、Fe⁽³⁺⁾、Cr(3+)、Cr⁽³⁺⁾、Cr(3+)、Cr⁽⁶⁺⁾、H_2O_2、·OH、OH-等离子的共氧化和共沉淀体系,实现色度、Cr(6+)、H_2O_2、·OH、OH-等离子的共氧化和共沉淀体系,实现色度、Cr⁽⁶⁺⁾、COD和总铬的同步去除。     

Fenton技术中残余组分对COD测定的干扰和消除研究

Fenton试剂与水样中难降解有机物反应后,残余组分会对后续水样COD测定产生干扰。实验表明,Fenton试剂残余组分中H_2O_2对COD测定产生的干扰较大,其对水样COD测定产生的影响值与H_2O_2浓度成良好的线性关系,而残余组分Fe~(2+)对COD测定产生的干扰与H_2O_2相比,影响值较小,可忽略其影响。通过对比分析掩蔽剂法、催化分解法对H_2O_2干扰消除试验得出,掩蔽剂Na_2SO_3能够迅速的与H_2O_2发生反应,消除H_2O_2的干扰,但掩蔽剂Na_2SO_3也会对水样COD产生一定的干扰,测量结果偏差较大;MnO_2催化分解H_2O_2的效率较高,很好的消除H_2O_2的干扰,但MnO_2分解后水样COD测定值需乘以折减系数0.89,满足试验精度的要求;过氧化氢酶可以将H_2O_2完全分解,分解效率较高,干扰消除效果较好。     

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。     

响应面法优化Na_2S_2O_8/H_2O_2处理垃圾渗滤液生化尾水

以FeSO_4为活化剂,采用Na_2S_2O_8/H_2O_2耦合高级氧化体系处理垃圾渗滤液生化尾水。借助响应面法BoxBehnken设计分析Fe SO_4·7H_2O、Na_2S_2O_8、H_2O_2投加量等因素对COD_(Cr)去除率的影响。研究结果显示:Fe~(2+)对COD_(Cr)去除效果影响显著,Na_2S_2O_8与H_2O_2两者之间有显著的交互影响,Na_2S_2O_8/H_2O_2体系产生协同效应,有效提高了COD_(Cr)去除率。在Fe SO_4·7H_2O投加量为2 g/L,Na_2S_2O_8投加量为1.75 g/L,H_2O_2投加量为3 m L/L的条件下,渗滤液尾水COD_(Cr)去除率达到70%以上。     

MoS_2作为助催化剂用于电Fenton反应的工艺研究

引入二硫化钼作为助催化剂用于电Fenton体系中,通过改变反应条件,包括pH、助催化剂投加量、H_2O_2浓度、FeSO_4·7H_2O浓度,进一步探索该Fenton氧化的工艺条件。结果表明,当目标污染物甲基橙为30 mg/L,电压为10 V,电流为0.04 A,H_2O_2浓度为1.11 mg/mL,FeSO_4·7H_2O为20 mg/L,控制pH在3～4之间,MoS_2的浓度为0.1 g/L时,甲基橙在30 min之内的去除率可达83.9%。进一步推测其机理主要是由于金属硫化物表面的不饱和的S原子可以捕获溶液中的质子形成H_2S,同时暴露出具有还原活性的金属活性位点,从而加快了Fe~(3+)/Fe~(2+)转换,二硫化钼作为一种助催化剂应用到Fenton反应中具有较大潜力。     

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。     

不同猝灭剂对SO4·-和·OH高级氧化体系的猝灭效果

高级氧化技术(AOPs)对有机物有显著的降解能力,尤其对含有农药、染料、药物与个人护理品等难降解有机污染物废水的处理效果较好。研究者将AOPs引入有机废水的处理过程中。在AOPs降解有机污染物的研究中,常需要添加猝灭剂终止反应,以获得实验数据。探讨了不同种类猝灭剂对基于硫酸根自由基(SO_4·~-)和羟基自由基(·OH)的2种高级氧化体系的猝灭效果。用二价铁活化过硫酸盐法(Fe~(2+)/PS)与Fenton法(Fe~(2+)/H_2O_2)获得SO_4·~-和·OH,以罗丹明B(RhB)作为降解物,对比研究了亚硫酸钠(Na_2SO_3)、亚硝酸钠(NaNO_2)、抗坏血酸(AA)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)作为猝灭剂的猝灭效果。实验结果显示,在SO_4·~-氧化体系中,NaNO_2和AA的猝灭效果较好;而·OH氧化体系下,NaNO_2、MeOH、EtOH和TBA的猝灭效果更佳。     

饱和活性炭催化双氧水氧化处理染料废水生化出水

分别采用Fe~(2+)/H_2O_2、活性炭(AC)/H_2O_2、AC/H_2O_2/Fe~(2+)和再生AC四种体系对染料废水生化出水进行处理,分别考察了不同体系中,H_2O_2的投加浓度、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))、pH和反应时间及再生炭对废水处理效果的影响,并对处理效果进行对比。结果表明AC/H_2O_2/Fe~(2+)体系对废水COD的去除效果最好,去除率为64%,再生AC对废水色度去除率最高为94%。     

氢氛还原制备Fe_3O_4/膨润土的类Fenton催化降解金橙Ⅱ研究

以硝酸铁为铁源、氢气为还原气,采用氢氛还原法制备了Fe_3O_4/膨润土。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和电子能谱对Fe_3O_4/膨润土进行表征分析,并考察了影响类Fenton催化降解金橙II的因素,初步探讨了催化作用机理。结果表明,铁化合物有效固载在膨润土并转化为Fe_3O_4,所得Fe_3O_4/膨润土结构分散、孔隙明显、物化形态优良;在反应温度30℃、Fe_3O_4/膨润土投加量0.4 g/L、H_2O_2投加量10 mmol/L、初始pH3的优化条件下,质量浓度40mg/L的金橙II在1 h内去除率达到98.1%;Fe_3O_4/膨润土重复使用3次效果稳定,铁离子溶出量低,H_2O_2在膨润土所固载Fe_3O_4的Fe~(2+)、Fe~(3+)作用下产生羟基自由基(·OH),高活性的·OH将金橙II氧化降解。     

Fenton氧化-Na2S沉淀法处理综合电镀废水的研究

采用Fenton氧化-Na_2S沉淀法处理综合电镀废水,并研究了Fe~(2+)与H_2O_2的浓度比、Na_2S的投加量、废水最终pH值、反应温度及反应时间对残余金属离子质量浓度的影响。结果表明:当H_2O_2与Fe~(2+)的浓度比为1.0∶1.4、Na_2S的投加量为0.35 g/L、废水最终pH值为7.0时,在20℃下反应15 min后静置,上清液中残余Cd~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的质量浓度均大幅降低,Cd~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的去除率分别为92.8%、90.0%、91.3%、97.3%。可见,Fenton氧化-Na_2S沉淀法可有效去除综合电镀废水中的Cd~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)等金属离子。     

淀粉与醋酸乙烯的接枝共聚

本文主要以H_2O_2和(NH_4)_2Fe(SO_4)_2为引发剂,研究了淀粉与醋酸乙烯的接枝共聚合反应。研究了在H_2O_2+Fe~(2+)引发体系中,加入抗坏血酸后对接枝共聚合反应的影响。并比较了H_2O_2+Fe~(2+),(NH_4)_2Ce(NO_3)_6,K_2S_2O_3等不同引发剂对接枝共聚合的影响。研究结果表明:接枝共聚物中接枝支链的平均分子量随反应时间,单体加入量,以及随反应温度的升高而升高;并随H_2O_2浓度的增加,反应体系pH增大而降低。接枝频率随H_2O_2的浓度及反应时间的增加而增加。加入抗坏血酸可降低H_2O_2的活化能,接枝效率提高,使之在常温下亦有较高的单体转化率。硝酸铈铵虽然接枝效率较高,但价格较贵不适合工业大生产。K_2S_2O_3作引发剂时,单体的总转化率太低,而且引发时,反应温度较高。H_2O_2体系虽然接枝效率较低,但是选择合适的反应条件亦可得到较满意的效率。     

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。     

Fenton氧化在废活性炭再生中的应用研究

对Fenton试剂再生废活性炭的效果进行了详细的研究,考察了Fenton试剂再生废活性炭过程中,pH值、Fe~(2+)与H_2O_2的摩尔配比及投加量、再生时间、再生次数、超声波协同Fenton试剂再生废活性炭等因素对废活性炭再生效率的影响。结果表明,Fenton再生废活性炭的最优条件为:pH值为4～8;Fenton体系中Fe~(2+)和H_2O_2的摩尔配比为1∶19.6,再生时间为10 min;首次再生效率可达到90%以上;再生4次其再生效率>50%;在超声波协同处理下,最佳超声波频率为45 kHz。     

UV/Fenton净化甲苯气体的研究

挥发性有机物(VOCs)作为化工、印刷等多行业生产过程中极易产生的气体污染物亟需净化治理。实验选择甲苯作为一种典型的VOCs污染物,采用UV/Fenton法耦合湿法洗涤技术净化甲苯气体。考察了H_2O_2和Fe⁽²⁺⁾浓度以及初始pH值对甲苯气体净化率的影响,分析了反应过程中甲苯、CO_2、H_2O_2、Fe(2+)浓度以及初始pH值对甲苯气体净化率的影响,分析了反应过程中甲苯、CO_2、H_2O_2、Fe⁽²⁺⁾和·OH浓度的变化趋势。结果表明,在最佳反应条件:H_2O_2浓度为50 mmol/L,Fe(2+)和·OH浓度的变化趋势。结果表明,在最佳反应条件:H_2O_2浓度为50 mmol/L,Fe⁽²⁺⁾浓度为2.5 mmol/L,初始pH值为3,UV_(254 nm)功率为6 W,甲苯气体质量浓度为670 mg/m(2+)浓度为2.5 mmol/L,初始pH值为3,UV_(254 nm)功率为6 W,甲苯气体质量浓度为670 mg/m³,流量为900 mL/min时,甲苯净化率和矿化率最高,分别达到72%和69%;UV照射促进了Fe3,流量为900 mL/min时,甲苯净化率和矿化率最高,分别达到72%和69%;UV照射促进了Fe⁽³⁺⁾还原为Fe(3+)还原为Fe⁽²⁺⁾,产生大量·OH,显著地提升了甲苯气体的净化率和矿化率。     

微波协同CuFeO_2类Fenton反应降解橙黄G的研究

以水热法制备得到的CuFeO_2为催化剂,通过微波协同类Fenton降解水中的偶氮染料橙黄G(OG),考察了不同参数对OG降解的影响、CuFeO_2的催化稳定性、反应体系的活化机理。结果表明:CuFeO_2具有高效稳定的催化活性和宽反应pH(3~9)适应范围;染料的降解速率随微波功率、H_2O_2浓度、催化剂量的增大而提高;体系中的·OH、·O_2~-、h~+(电子空穴)及Fe~Ⅳ=O均参与了OG的降解,其中以·OH为主。     

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。