Fe2+/H2O2体系O2生成路径

掌握Fe²⁺/H₂O₂体系O₂的生成路径,可为避免H₂O₂无效分解,开发经济高效的Fe²⁺/H₂O₂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Fe²⁺/H₂O₂体系内各种自由基对O₂生成速率的影响,进而确定O₂的生成路径。结果表明:Fe²⁺/H₂O₂体系内不会产生大量O₂^-·,O₂^-·不是生成O₂的主要反应物质;O₂^-·被全部捕获后,体系中仍产生大量O₂^-·,但此时无O₂生成,证明生成O₂的反应由·OH和HO₂·两种自由基直接参与。分析认为反应·OH+HO₂·-H₂O+O₂是体系内O₂生成的主要路径。控制Fe²⁺/H₂O₂体系定向生成·OH,抑制HO₂·的产生,是提高Fe²⁺/H₂O₂体系中H₂O₂利用率的有效手段。     

Fe2+/H2O2体系内各种自由基在氧化NO中的作用

Fe²⁺/H₂O₂体系可分解产生多种氧化性自由基, 主要包括O₂^-·、·OH和HO₂·。本文实验研究了O₂^-·、·OH及HO₂·在Fe²⁺/H₂O₂体系氧化NO气体过程中的作用。结果表明:在本实验条件下, O₂^-·对NO气体的氧化作用不明显;·OH及HO₂·是该体系氧化NO气体的主要活性物质, 其中·OH的氧化作用更大。加快自由基的生成速率可以增强Fe²⁺/H₂O₂体系对NO气体的氧化能力, 但O₂的生成速率同时加快。只有少量·OH及HO₂·参与NO的氧化, ·OH与HO₂·之间的快速反应是Fe²⁺/H₂O₂体系氧化NO过程中H₂O₂利用率低的主要原因。     

Fe0类Fenton氧化处理农药中间体废水

通过单因素实验探究了Fe⁰类Fenton氧化处理农药中间体废水过程中的最适Fe⁰和H₂O₂投加量、初始pH值和最佳处理时间，研究了处理后出水BOD₅/COD_Cr(B/C)值、体系中亚铁和总铁含量以及·OH的变化规律。结果表明Fe⁰类Fenton体系中，最适Fe⁰投加量为6.59 g/L,H₂O₂投加量为3.33 g/L,初始pH=3,处理时间为50 min, COD_Cr去除率达到42.50%。相比于传统Fenton体系，Fe⁰类Fenton体系COD_Cr 去除率提高了约17%,出水B/C值达到0.34,加速了·OH的产生，H₂O₂添加量明显减少，铁的利用效率得到提高，可以有效减少含铁污泥的生成。     

Fe2+/H2O2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Fe²⁺/H₂O₂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：HO₂?没有直接降解MB的能力；Fe²⁺/H₂O₂体系对MB的降解能力主要来自于?OH；Fe²⁺/H₂O₂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H₂O₂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H₂O₂初始浓度为5 mmol·L^-1。体系对MB降解能力随Fe²⁺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H₂O₂利用率的关键。     

抗坏血酸对Fe2+/H2O2体系氧化NO的促进作用

采用实验方法研究了低成本环境友好型添加剂抗坏血酸(AA)对Fe²⁺/H₂O₂体系氧化NO气体及其对体系内H₂O₂分解的影响,分析了AA对体系氧化NO能力及H₂O₂分解的影响机制。研究结果表明:AA通过加速Fe³⁺向Fe²⁺的转化而促进Fe²⁺/H₂O₂体系对NO的氧化。[AA]₀:[Fe²⁺]₀对体系氧化NO的能力及H₂O₂的分解具有重要影响。综合考虑NO氧化脱除量及H₂O₂消耗量,合理的[AA]₀:[Fe²⁺]₀为1/3~1/2。AA的分次添加方式可大幅度提升体系氧化NO气体的能力。研究结果可望为发展基于H₂O₂为氧化剂的烟气NO绿色氧化技术提供理论基础。     

响应曲面法优化感应电芬顿处理活性红X-3B废水

以石墨板为阳极、海绵状多孔金属泡沫镍(NF)为阴极、Fe板为感应电极,构建在线产生两种芬顿试剂(Fe²⁺/H₂O₂)的感应电芬顿体系,并采用响应曲面法考察其处理偶氮染料活性红X-3B的脱色能力。电催化产H₂O₂实验、产Fe²⁺实验、产·OH实验以及羟基自由基清除实验结果表明,本实验成功构建了在线产生两种芬顿试剂(Fe²⁺/H₂O₂)的感应电芬顿体系,并且活性红X-3B主要通过感应电芬顿体系中的所生成的·OH进行降解。感应电芬顿各因素显著性由大到小顺序为：反应时间、初始pH、电流密度、曝气速率。数学模型回归性较好;在初始pH=3.30、反应时间为124.50min、电流密度为31.5mA·cm^-2、曝气速率为2.15L·min^-1时,模型预测的脱色率为99.37%,与实际值仅相差0.92%。     

UV-Fenton工艺的研究进展及其在水环境微污染处理领域的应用

近年来，水环境中的新型难降解污染物受到广泛关注，催生了该领域大量降解、还原及吸附等处理技术的相关研究，尤其是基于强氧化性自由基的高级氧化法(AOPs),典型工艺就是Fenton法。但在传统Fenton氧化体系中，H₂O₂的利用效率较低，铁泥产量高，且pH限制范围较窄，影响了Fenton反应的整体降解效果及应用。因此，引入了紫外光以提高H₂O₂的分解效率，即UV-Fenton体系，较传统Fenton可以有效减少Fe²⁺用量，促进Fe³⁺向Fe²⁺的转化，加速H₂O₂分解，并提高H₂O₂利用率，进而使有机物矿化更彻底。文章详细对比了传统Fenton与UV-Fenton工艺，介绍UV-Fenton工艺的反应原理，并讨论其影响因素(例如光照强度、Fe²⁺和H₂O₂用量等),同时，文章总结了U...     

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...     

Mn2+催化臭氧氧化活性污泥强化溶胞

研究了不同浓度活性炭、活性焦和Mn²⁺催化作用下臭氧氧化污泥碳源释放情况,发现Mn²⁺为较佳催化剂。本文进一步对比考察了不同Mn²⁺投加量对催化臭氧化污泥溶胞释放有机物的影响以及反应前后污泥特性的差异,探究了Mn²⁺催化臭氧化促进溶胞作用的机理。结果表明,在臭氧氧化污泥时添加Mn²⁺能促进污泥碳源的释放,其中当Mn²⁺投加量为1.5mmol/L时,污泥碳源的释放效果较佳,溶解性化学需氧量的变化值（ΔSCOD）质量浓度为76mg/L,约为单独臭氧氧化（O₃组）的4倍;污泥絮体胞外聚合物溶解性蛋白和腐殖质含量较原泥（空白组）和O₃组相比均有显著增加,分别为2倍和2.3倍,证实了Mn²⁺催化氧化促进了活性污泥胞内有机物的溶出。进一步的机理探究得出,O₃+Mn²⁺组·OH产量为O₃组的1.15～1.74倍,说明Mn²⁺催化氧化促进了反应过程中活性自由基尤其是·OH的生成。Mn²⁺催化臭氧氧化活性污泥在强化污泥破胞的同时,对污泥的理化性质影响较小,基本与单独臭氧氧化维持在同一水平,后续将其应用于基于臭氧旁路处理的污泥原位减量连续工艺有较大的可行性和实际意义。     

Ti-Al复合载体载锰催化剂同时脱硝脱汞实验

采用溶胶-凝胶法制备了一系列TiO₂、TiO₂-Al₂O₃（TiAl）、MnO₂/TiO₂（MnTi）和MnO₂/TiO₂-Al₂O₃（MnTiAl）样品,在固定床实验装置上研究了MnTi和MnTiAl催化剂的脱硝、脱汞性能,并对相应的样品进行了BET、XRD、H₂-TPR、XPS表征分析。表征结果表明,Al₂O₃掺入TiO₂后能极大提高载体的比表面积,提升催化剂氧化还原性能,且有利于高价态锰离子（Mn³⁺和Mn⁴⁺）和化学吸附氧（O*）在催化剂表面富集。固定床实验结果表明,在反应温度范围内,MnTiAl催化剂脱硝、脱汞性能均优于MnTi催化剂,MnTiAl催化剂在200℃时脱硝、脱汞效率分别高达88.5%和96.1%。MnTiAl脱除烟气Hg⁰过程中,将Hg⁰氧化为Hg²⁺的同时,催化剂表面Mn³⁺、Mn⁴⁺和O*浓度均被消耗,同时烟气中的O₂能将催化剂表面较低价态的锰离子（Mn²⁺和Mn³⁺）重新氧化为高价态锰离子（Mn³⁺和Mn⁴⁺）,并且能补充催化剂表面的化学吸附氧（O*）,进而实现催化剂催化氧化Hg⁰过程。     

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。     

臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理

研究了臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理。实验采集了国内典型煤化工企业高盐废水,明确了水中盐离子的组成及含量;制备高盐性臭氧催化剂,研究了不同活性组分对臭氧催化氧化效率的影响,确定了最佳的臭氧催化剂;对臭氧催化剂开展表征分析,明确催化剂表观形貌、元素组成及负载情况;最后采用甲酸模拟水样,研究臭氧催化氧化作用方式、臭氧衰减率变化、羟基自由基（·OH）变化、H₂O₂变化及超氧自由基（·O₂^-）变化,明确臭氧催化氧化作用机理及反应历程。结果表明：煤化工高盐废水阳离子主要为钠离子,其次是钾离子、钙离子、镁离子;阴离子主要为氯离子、硫酸根,其次是硝酸根离子;通过研究不同活性组分对臭氧催化氧化效率确定最佳催化剂为SiO₂/Al₂O₃-Fe₂O₃。对催化剂开展表征分析发现：催化剂载体为硅铝复合氧化物,铁作为活性组分均匀负载于载体上。臭氧催化氧化降解机理研究发现：臭氧催化氧化过程遵从羟基自由基作用机理,O₃通过衰减产生羟基自由基,而催化剂的加入促进了·OH生成;反应过程中产生的H₂O₂量与·?OH有关,·?OH越多,H₂O₂产生量越多,但·O₂^-的产生与·OH没关系。     

氮掺杂Pd-Cu/Al2O3催化剂富氢气氛下CO优先氧化性能

以Al₂O₃为载体，采用共浸渍法制备Pd-Cu/Al₂O₃和Pd-Cu-N/Al₂O₃催化剂。利用连续流动微反应装置考察氮掺杂对Pd-Cu/Al₂O₃催化剂低温富氢气氛下CO优先氧化性能的影响，结合XRD、FT-IR、H₂-TPR和XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明，相较于Pd-Cu/Al₂O₃,Pd-Cu-N/Al₂O₃具有更好的CO优先氧化性能。氮掺杂促进了表面Cu₂Cl(OH)₃的分散，增强了Pd和Cu之间的相互作用，提高了Pd和Cu₂Cl(OH)₃的氧化还原能力。同时，氮掺杂也有利于生成更多的表面活性Cu⁺物种，并且部分进入Pd晶格，抑制了反应过程中PdHx的形成，从而使催化剂催化性能...     

Fe(II)/H2O2体系氧化NO主要活性物质及自由基无效消耗路径

H₂O₂利用率低是Fe （Ⅱ）/H₂O₂氧化体系应用的瓶颈,自由基无效消耗是H₂O₂利用率低的主要原因之一。本文以烟气中NO氧化为技术背景,实验研究了Fe （Ⅱ）/H₂O₂体系内H₂O₂及各种自由基在氧化NO中的作用及自由基无效消耗路径。结果表明：H₂O₂直接氧化NO能力很弱;虽然·OH及HO₂·均可以氧化NO,但·OH的氧化作用大于HO₂·。氧化NO同时,绝大多数·OH及HO₂·通过两者的快速复合反应而无效消耗,严重影响了H₂O₂利用率。因此,使用Fe （Ⅱ）/H₂O₂体系降解污染物过程中,应尽量避免·OH及HO₂·两种自由基同时大量存在。     

基于紫外的高级氧化技术去除水中NDMA的研究

采用两种基于紫外的高级氧化技术—紫外/过氧化氢(UV/H₂O₂)和紫外/过硫酸盐(UV/PS)降解亚硝基二甲胺(NDMA),并考察氧化剂投加量、pH、溶解氧、光照强度等反应条件对NDMA降解效果的影响。结果表明,UV/PS和UV/H₂O₂对NDMA的去除率在一定范围内都会随着氧化剂投加量和光照强度的增加而升高,且增加光照强度对NDMA去除率的促进效果要好于增加氧化剂投加量。对于UV/PS,弱酸性条件下对NDMA的去除效果最好,K_obs为0.010 4 min^-1;而对于UV/H₂O₂,强碱性条件下对NDMA的去除效果最佳,K_obs为0.015 3 min^-1。对反应机理的分析表明,NDMA受到紫外光辐射或者是氧化性自由基(·OH或·SO₄^-)进攻时,分子中的N—N键断裂,生成二甲胺和亚硝酸盐,二甲胺会被进一步降解生成甲胺且最终...     

不同尺寸反应器内H2O2热分解氧化NO特性与氧化产物分析

采用实验方法研究了不同尺寸滴管炉反应器内H₂O₂热分解氧化NO特性。对比了不同H₂O₂蒸发条件对NO氧化率的影响规律。分析了气体温度、H₂O₂溶液浓度、H₂O₂：NO摩尔比、NO初始浓度及气体流量对NO氧化率的影响。检测了氧化产物并分析了产物的生成路径。结果表明：H₂O₂的快速蒸发是其热分解氧化NO的前提。减小H₂O₂液滴尺寸或液膜厚度可加速H₂O₂蒸发与分解,提高NO氧化率,扩宽NO氧化的温度范围。保证蒸发速率可削弱H₂O₂浓度对NO氧化率的影响。当H₂O₂：NO < 10时,NO氧化率随H₂O₂：NO的增加而增加;当H₂O₂：NO>10时,NO氧化率几乎不随H₂O₂：NO变化。H₂O₂热分解对于较高浓度的NO具有更高的氧化效率。H₂O₂热分解氧化NO的主要产物为NO₂。HO₂·直接将NO氧化为NO₂,·OH则先将NO转化为HONO,然后进一步氧化为NO₂。     

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...     

二乙烯三胺五亚甲基膦酸/Fenton体系氧化脱除NO

针对当前Fenton氧化法脱除燃煤烟气中NO的过程中H₂O₂大量无效分解生成氧气的缺点,本文采用二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)/Fenton系统进行氧化脱除NO的实验研究。结果表明：该系统在NO脱除效率为95.1%的情况下,H₂O₂无效分解占比降低至15.5%。DTPMPA浓度的增加抑制了H₂O₂无效分解,其浓度较低时促进NO脱除而浓度较高时抑制NO脱除;H₂O₂及Fe²⁺浓度的增加均对NO脱除及H₂O₂无效分解有一定的促进作用,但二者浓度过高时亦均对脱除NO有一定抑制作用;降低反应温度对NO脱除影响较小,但会削弱H₂O₂无效分解;SO₂对NO的脱除及H₂O₂无效分解影响甚小。电子自旋共振技术和淬灭剂添加实验结果表明：DTPMPA的...     

不同堆存时间电解锰渣的理化特性分析

渣场堆存的电解锰渣中含有大量易迁移的锰和氨氮,极易污染周边环境。本文系统研究了不同堆存时间（3个月~10年）电解锰渣的pH、含水率、电导率、金属总量、浸出毒性和化学形态等理化特性,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）等分析手段,探察电解锰渣在不同堆存时间下的物相组成、微观形貌、表面电子价态等变化规律。研究结果表明,随着堆存时间增加,锰渣的pH、含水率和电导率下降,可溶性Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Se⁴⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N浓度降低,其中可交换态和碳酸盐结合态的Mn是Mn元素流失的主要形态。同时,堆存10年的电解锰渣仍存在较大的环境污染风险,其中电解锰渣中的Cu、Cr、Cd、Pb、Zn等金属总量远超广西土壤背景值,Se⁴⁺的浸出浓度是《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）中浓度限值的11倍,Mn²⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N的浸出浓度是《污水综合排放标准》（GB/T 8978—1996）一级标准限值的102倍和45倍。不同堆存时间的电解锰渣中锰和氨氮主要以(NH₄)(Mn,Ca,Mg)PO₄·H₂O、(NH₄)₂SO₄、MnSO₄·H₂O、MnCO₃、Mn₂O₃、MnO₂等物相存在,含铁物相主要包括FeS₂、FeOOH、Fe₃O₄和Fe₂O₃等,且电解锰渣中还含有Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀)、Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)·3H₂O和KAl(SO₄)₂·12H₂O等黏土矿物。此外,随着堆存时间的增加,电解锰渣的平均孔径减小,块状、柱状和绒球形的电解锰渣颗粒交错包裹现象增加,同时Fe(OH)₃胶体颗粒也逐渐转变成FeOOH、Fe₂O₃等含铁物相。本研究成果为电解锰渣无害化处理与资源化利用提供了基础理论支持。     

UV-LED/H2O2氧化体系降解非甾体抗炎药的动力学试验

文中通过365 nm波长的发光二极管(UV-LED)活化双氧水(H₂O₂)氧化剂,降解水处理中检出频率高的典型非甾体抗炎药(NSAIDs)——非那西汀(PNT)和扑热息痛(ACT)药物;考察了氧化剂投量、光照强度及溶液初始pH对UV₃₆₅-LED/H₂O₂系统降解药物的影响。结果表明：在60 min内,系统对ACT降解的去除率及其k_obs的最大值出现在pH值为3.0时,分别为29.2%和6.0×10^-3 min^-1;对PNT降解的去除率及其k_obs的最大值出现在pH值为5.0时,分别为31.2%和6.0×10^-3 min^-1。通过醇类间接抑制和电子自旋共振(ESR)波谱仪直接检测对UV₃₆₅-LED/H₂O₂系统中活性氧(ROS)组分进行甄别和定量研究,结果表明羟基自由基(·OH)是...