制备条件对Fe-NiOx催化过硫酸氢钾的影响

采用溶胶凝胶法制备不同金属元素比例素比例的前驱体,并将得到的前驱体分别在400℃、500℃、600℃焙烧得到铁镍双金属氧化物(Fe-NiOx)催化剂。以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)降解率为标准衡量焙烧温度、金属元素比例制备的Fe-NiOx催化剂活化过硫酸盐(PMS)的能力,同时探讨了体系中PMS与DMP浓度比、Fe-NiOx催化剂投量对异相催化体系氧化能力的影响。结果显示,前驱体焙烧温度为400℃、500℃时,催化剂能力基本相同,DMP降解率分别为由16.54％、17.84％,当温度上升至600℃,DMP降解率显著提升至35.35％,表明600℃得到的催化剂具备更强的活性;在600℃条件下焙烧制得的不同金属元素比例的Fe-NiOx催化剂,c(Fe):c(Ni)=1:4、1:2、1:1、2:1、4:1制备的催化剂,DMP降解率分别为22.61％、32.63％、35.35％、38.60％、39.14％,Fe相对含量的增加提升了体系氧化能力,可能是催化剂表面成分因Fe增加而发生改变以及多价态之间的循环促进反应;PMS与DMP浓度比例由5:1上升至20:1时,DMP降解率达到45.79％,继续提升浓度比促进作用不显著,增加催化剂投量DMP降解率与改变反应物浓度比具有相似的趋势,确定最佳实验条件为PMS与DMP浓度比为20：1、Fe-NiOx催化剂投量为200mg/L。投加自由基抑制剂叔丁醇(TBA)、乙醇(EA),DMP降解率由49.85％分别降至21.44％、19.24％,表明体系中产生氧化物中主要为羟基自由基(·OH)以及少量硫酸根自由基(·SO4-)。     

超声强化NiO_x激活PMS降解染料废水的研究

随着水处理行业的不断发展,对于传统的高级氧化技术(AOPs)也提出了更多新的要求,也开发了很多新的高性能催化剂用于高级氧化领域。为了探究NiO_x在超声强化条件下对单过硫酸盐(PMS)的催化性能,同时探究NiO_x/PMS/US高级氧化体系对染料废水降解的优势,采用溶胶-凝胶法制备NiO_x催化剂,酸性橙7(AO7)作为降解底物。探究发现:相比于NiO_x/H_2O_2/US、NiO_x/过硫酸盐(PDS)/US体系,NiO_x/PMS/US体系具有更高的降解效率,且催化剂的煅烧温度、n(氧化剂)∶n(氧化底物)、催化剂投量、超声功率都会对NiO_x/PMS/US体系产生影响。结果表明:煅烧温度由200℃升至700℃后,AO7的降解率由95%降低至20%。n(氧化剂)∶n(氧化底物)、由20∶1升至70∶1,其降解率由77%提至95%,继续提高比例则会抑制降解。催化剂投量由120mg/L升至280mg/L,降解率提升不明显,在15min内都能达到95%的降解,但降解速率有所提升,继续提高催化剂投量其降解速率没有明显的提高。超声功率由0提至400W也会提高降解速率,但过高的超声功率对降解速率提高却不明显。此外,对催化剂复用及对甲基橙(HIn)和活性艳蓝(KN-R)的降解证明NiO_x/PMS/US体系具有一定的稳定性和普适性。NiO_x的XRD图谱说明最佳煅烧温度下催化剂主要有NiO、Ni及无定型碳组成。NiO_x是一种高效的催化剂,其良好的催化活性、稳定性和普适性在高级氧化技术中可以发挥重要作用。当然其制备成本高和难以规模化生产成为制约NiO_x实现经济效益的主要因素,所以接下来的研究方向应为降低催化剂的制备成本并使其量产,最终让其进入应用领域。     

MOFs转化的多孔Mn1.8Fe1.2O4活化过一硫酸盐降解罗丹明B的研究

以金属有机骨架(MOFs)为前驱体,制备具有多孔结构的活化剂Mn1.8 Fe1.2 O4.以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察Mn1.8 Fe1.2 O4活化过一硫酸盐(PMS)降解有机污染物的性能.系统研究了Mn1.8 Fe1.2 O4制备条件、活化剂投加量、PMS浓度、降解温度等因素对降解RhB的影响规律.实验结...     

Fe/活性炭非均相催化过硫酸钾处理罗丹明B废水

采用老化-煅烧的方法制备Fe/活性炭(Fe/AC)催化剂,利用X射线衍射(XRD)对Fe/AC催化剂进行了表征。考察了Fe/AC催化剂在非均相体系中催化过硫酸盐对罗丹明B的脱色效果。通过考察催化剂煅烧温度、硝酸铁的浸泡量、体系中催化剂的投加量、K2S2O8的投加量、温度、pH等确定体系的最佳条件,并对反应体系中的自由基进行了测定。结果表明,催化剂在0.6mol/L硝酸铁浸泡量、煅烧温度为600℃时催化性能较佳;室温时,当Fe/AC催化剂投加量为1.5g/L、K2S2O8投加量为0.6g/L,在溶液初始pH的条件下,对罗丹明B处理2.5h,脱色率达到80%;升高温度有利于罗丹明B的脱色,65℃时罗丹明B的脱色率达99%。     

PMS/Fe0体系中自由基产率比及莠去津降解动力学

针对水体中存在的难降解农药莠去津（ATZ）污染问题,提出零价铁活化过氧单硫酸盐（PMS/Fe⁰）降解水中的ATZ,研究不同工艺参数（溶液pH、PMS投加量、Fe⁰投加量、ATZ初始浓度）条件下ATZ的降解动力学。采用硝基苯（NB）和ATZ竞争实验的方法,原位鉴定PMS/Fe⁰体系的自由基种类,并进一步基于稳态假设定量推导得到自由基产率比的公式。最后,研究了模拟地下水条件下PMS/Fe⁰对ATZ的降解规律。结果表明：ATZ降解的假一级速率常数(k_obs),随pH的增加而降低,随ATZ初始浓度的增加而降低,随Fe⁰投量增加而增加,随PMS的投量先增加后降低,在PMS投量为25μmol/L时最大。NB和ATZ的竞争实验结果表明,PMS/Fe⁰体系中的活性物种为硫酸根自由基（SO^-₄·）和羟基自由基（·OH）,且两种自由基的产率比为10.5∶1。在模拟地下水条件下,Fe⁰和PM...     

二乙基羟胺-臭氧体系降解邻苯二甲酸二甲酯机理研究

采用二乙基羟胺(DEHA)促进臭氧(O_3)降解水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP),并建立了强化O_3氧化能力的O_3/DEHA体系。主要探索了在O_3/DEHA体系中p H、DEHA投量、臭氧通量和DMP投量对该体系的影响及体系的氧化机理,并通过气相色谱/质谱(GC/MS)对DMP的降解产物进行了分析。结果表明:DEHA能够有效促进臭氧的分解且在酸性条件下(p H=3)明显提高DMP的降解率,DEHA投量为25μmol/L时促进效果最佳;DMP降解速率随臭氧通量的增加而增加,随DMP投量的增加而减小,通过动力学计算该反应符合拟一级动力学反应;投加叔丁醇(TBA)明显抑制了DMP的降解,证实了在酸性条件下DEHA促进O_3分解产生了·OH,该自由基对DMP的降解起主要作用;通过产物分析可推导出O_3/DEHA体系中DMP的降解途径主要从苯环上碳链的断裂开始,中间生成酸类和脂类化合物,最终矿化为水和二氧化碳。     

Fe-MnO_x催化臭氧氧化甲基橙

实验以甲基橙为目标物,考察Fe-Mn Ox的催化效果,同时比较不同煅烧温度(300、400、500、600和700℃)、Fe/Mn混合比例(n(Fe)∶n(Mn)=1∶3、n(Fe)∶n(Mn)=1∶1和n(Fe)∶n(Mn)=3∶1)等制备条件对催化剂活性的影响,力求得到催化剂的最佳制备条件。结果表明:在400°C,n(Fe)∶n(Mn)=1∶1的制备条件下,Fe-Mn Ox催化剂对催化臭氧降解甲基橙表现出显著的催化活性,反应进行20 min后,甲基橙的去除率高达70.26%,较单独臭氧氧化提高了32.29%;加入叔丁醇(TBA)后,明显抑制甲基橙去除率,说明催化过程不仅存在羟基自由基反应机理,而且存在臭氧分子与吸附在催化剂表面的甲基橙直接反应的反应途径。为了进一步了解催化剂的催化活性和内部结构之间的内在关系,采用XPS、XRD、TEM和BET等检测技术对催化活性最好的Fe-Mn Ox催化剂进行表征。表征的结果显示:Fe-Mn Ox催化剂中存在Fe2O3、Fe O(OH)、Mn O2和Mn5O8,且催化剂结构呈不定晶型,结构疏散,表面孔隙多,比表面积高达117.81 m2/g。     

软铋矿铁酸铋活化过一硫酸盐降解环丙沙星机理及产物研究

运用共沉淀-低温水热技术制备软铋矿铁酸铋（S-BFO）,构建S-BFO非均相活化过一硫酸盐（PMS）降解环丙沙星（CIP）体系。考察了氧化剂浓度、初始pH、催化剂投加量等关键因素对体系的影响,并模拟天然水体,探究了S-BFO/PMS体系稳定性。实验结果表明：在初始pH、25℃条件下,加入0.675 mmol/L PMS,1000 mg/L的催化剂,初始浓度为5.0 mg/L的CIP经反应60 min后去除率为84.8%。通过活性物质淬灭实验结果,发现体系中对目标有机污染物起主要降解作用的活性物质是单线态氧（1O2）,而不是硫酸根自由基（·SO4-）和羟基自由基（·OH）。通过LC/MS/MS技术检测到了9种CIP降解过程中的主要中间产物,并确定了CIP通过羟基加成反应（路径I）及脱羧反应（路径II）被氧化去除的降解路径。     

NiOx激活PMS降解染料废水的研究（研究生论坛）

随着水处理行业的不断发展,对于传统的高级氧化技术（AOPs）也提出了更多新的要求,也开发了很多新的高性能催化剂用于高级氧化领域。为了探究NiOx在超声强化的条件下对单过硫酸盐（PMS）的催化性能,同时探究NiOx/PMS/US高级氧化体系对染料废水降解的优势,采用溶胶-凝胶法制备NiOx催化剂,酸性橙7（AO7）作为降解底物。探究发现：相比于NiOx/H2O2/US、NiOx/过硫酸盐（PDS）/US体系,NiOx/PMS/US体系具有更高的降解效率,且催化剂的煅烧温度、[氧化剂]:[氧化底物]、催化剂投量、超声功率都会对NiOx/PMS/US体系产生影响。结果表明：煅烧温度由200℃升至700℃后,AO7的降解率由95%降低至20%。[氧化剂]:[氧化底物]由20:1升至70:1,其降解率由77%提至95%,继续提高比例则会抑制降解。催化剂投量由120mg/L升至280mg/L,降解率提升不明显,在15分钟内都能达到95%的降解,但降解速率有所提升,继续提高催化剂投量其降解速率则没有明显的提高。超声功率由0W提至400W也会提高降解速率,但过高的超声功率对降解速率提高却不明显。此外,对催化剂复用以及对甲基橙（HIn）和活性艳蓝（KN-R）的降解证明NiOx/PMS/US体系具有一定的稳定性和普适性。NiOx的XRD图谱说明最佳煅烧温度下催化剂主要有NiO、Ni及无定型碳组成。NiOx是一种高效的催化剂,其良好的催化活性,稳定性和普适性,在高级氧化技术中可以发挥重要作用。当然其制备成本高和难以规模化生产成为了制约NiOx实现经济效益的主要因素,所以接下来的研究方向应为降低催化剂的制备成本并使其量产,最终让其进入应用领域。     

CoTiO3光催化-类Fenton协同反应降解土霉素的研究

采用溶胶-凝胶法成功制备CoTiO_3纳米粒子样品,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见光(UV-vis)反射等方法对样品进行表征与分析。以CoTiO_3作为催化剂,过硫酸氢钾(PMS)为氧化剂,构建CoTiO_3/PMS体系,研究CoTiO_3用量、PMS浓度、反应温度和体系p H值对土霉素降解效果的影响。结果表明:当CoTiO_3为0.2 g,PMS浓度为5 mmol/L,温度为45℃时,CoTiO_3/PMS体系光照40 min后土霉素的降解率最高可达94.9%,表现出明显的光催化-类Fenton协同作用。     

硫酸根自由基处理邻苯二甲酸酯类废水

采用紫外辐射和零价铁2种高级氧化技术,活化Na2S2O8产生.SO4-,对含邻苯二甲酸酯类废水进行处理。以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为目标污染物,考查了Na2S2O8投加量、Fe0投加量以及反应时间等因素对DMP和COD去除率的影响。结果表明,单独紫外辐射时,过硫酸钠投加量较低时DMP去除率增长缓慢。m(Na2S2O8)∶m(DMP)=0.7,紫外辐射3h后,DMP去除率在57%左右。加入催化剂零价铁后,提高了过硫酸钠的活化效率,缩短了反应时间。m(Na2S2O8)∶m(DMP)=0.5,Fe0投加量0.15g/L,紫外辐射2.5h后,反应体系中的DMP和COD去除率分别达65%和51%。此外,Fe0在室温下就可以活化过硫酸钠产生.SO4-,单独Fe0活化Na2S2O8,3.5h后DMP和COD去除率分别为50%和38%。在紫外辐射中加入Fe0能加快Na2S2O8的活化速率,增加.SO4-的生成量,进一步提高对废水的处理效果。     

重金属碳基复合材料激活过一硫酸盐的研究

随着能源与环境问题的日益突出,进行重金属的回收再利用具有重要意义。为实现重金属回收后资源化利用,作者提出利用强酸性阳离子树脂将水中重金属离子回收后,经过600℃高温无氧炭化固定,制备含不同重金属的碳基复合材料(C–X,X=Co、Fe、Mn、Ni)。作者构建了C–X复合材料催化过一硫酸盐(PMS)降解水中有机污染物体系,研究了不同催化剂、不同氧化剂、催化剂投加量等因素对反应的影响,并验证了反应体系中存在的主要自由基种类,最后采用SEM、TEM、EDS及XPS表征手段对C–Co样品微观形貌等进行了分析。研究发现不同C–X复合材料催化激活PMS性能不同。其中,C–Co复合材料催化效率最高,且目标物降解过程符合拟一级动力学模型;C–Co复合材料对PMS、PS、H_2O_2均具有一定的催化作用,由高到低依次为:C–Co/PMSC–Co/PSC–Co/H_2O_2;随着催化剂投加量增加,目标物降解速率由于催化活性位点的增加而加快;3次重复利用后,C–Co复合材料催化活性仍保持在85%以上。自由基淬灭实验证明了C–Co/PMS体系中主要存在的活性物质为·OH和·SO4–。SEM和TEM表征结果显示C–Co复合材料由片状结构和针状结构拼接组装而成,Co离散分布在材料内部和表面;EDS分析表明C–Co样品中主要元素组成为C、O、S、Co、Na;XPS表征结果发现,C–Co复合材料中Co呈现价态为正2价,且Co~(2+)是催化激活PMS的关键因素。     

不同煅烧温度对碳纳米管活化PMS降解四环素的性能研究

环境中大量监测出的四环素类抗生素对于生态系统和人类健康造成了严重的威胁,碳基催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解水中四环素的技术因其环境友好以及无二次污染而受到广泛关注,但其催化氧化效果有待提升．采用不同煅烧温度下的碳纳米管(CNTs)活化过一硫酸盐(PMS)降解水中四环素(TC),同时考察了PMS浓度、CNT投加量以及初始p H值等反应条件对四环素降解的影响．结果表明,煅烧温度为950℃下处理的CNTs具有最佳的活化PMS的性能,且当初始p H为9、CNT投加量为0.4 g/L、PMS与TC的物质的量浓度比为20:1时TC达到最佳的讲解去除效果．     

硫酸根自由基处理含酚废水的研究

通过加热和过渡金属离子(Fe2+)活化过硫酸钾2种方法,分解过硫酸钾产生硫酸根自由基处理苯酚废水。结果表明,在加热条件下,当温度100℃、K2S2O8投加量为m(K2S2O8)∶m(苯酚)=0.50、加热时间3h,苯酚和COD去除率分别达50%和45%。在30℃以下时苯酚基本无降解。Fe2+在常温下即可分解过硫酸盐产生.SO4-;加热和Fe2+协同作用能进一步提高处理效果。在100℃时,与单独加热活化相比,苯酚及COD去除率分别增加了11%和8%。在整个反应体系中,pH对苯酚降解率影响较大,实验证明在酸性条件下过硫酸钾能产生更多的硫酸根自由基,达到更好的去除效果。     

Fe/AC非均相催化过硫酸氢钾与过碳酸钠共同处理罗丹明B废水

以活性炭作为载体,制备出应用高级氧化技术的非均相催化剂复合物Fe/AC催化剂,采用X射线衍射对其进行了表征。结合过硫酸氢钾和过碳酸钠两种氧化剂催化氧化对RhB脱色处理进行研究,通过对催化剂投加量、氧化剂投加量和pH等影响因素的考察确定最佳条件,并根据自由基捕捉实验考察验证反应中自由基的种类。结果表明,45℃时,催化剂投加量为0.9g/L,SPC投加量为0.15mmol/L,PMS投加量为1.0g/L,溶液pH为初始值,反应2h后,0.1g/L RhB的脱色率可达到90%。     

硫化纳米零价铁活化过二硫酸盐降解废水中四环素

硫化零价铁(S-nZVI)因其电子传递效率高、选择性好,近年来在水处理领域应用广泛。将硫化零价铁与高级氧化技术结合,可发挥材料优异的催化性能,实现对污染物的高效降解。论文以硫脲为硫源制备高活性硫化纳米零价铁,构建S-nZVI活化过二硫酸盐(PDS)高级氧化体系实现对四环素的高效降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征方法对S-nZVI的组成结构和表面形貌进行分析,考察硫铁摩尔比(S/Fe)、硫化时间、S-nZVI投加量、PDS浓度、溶液初始pH和共存离子对TC降解的影响作用,通过活性物种淬灭实验和电子顺磁共振实验（EPR）探究自由基和非自由基活性物质对TC的降解作用,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析TC降解的可能路径。试验结果表明：纳米零价铁(nZVI)经硫化改性后,比表面积增大,铁(Fe)和硫(S)均匀地分布在材料表面;S/Fe对TC降解的影响作用较小,TC降解率与S-nZVI投加量和PDS浓度呈正相关,但随着硫化时间升高呈现降低趋势;S-nZVI/PDS体系在较宽pH范围内(pH=5~9)均具有较优的TC降解效果;反应溶液中存在不同阴离子时,TC降解率受到不同程度抑制作用,其中HCO3-抑制作用最为显著;当S/Fe为0.028、硫化时间为2 h、S-nZVI投加量为1 g/L、PDS浓度为2 mmol/L,不调节初始溶液pH时,反应120 min后TC降解率可达94.6%;S-nZVI/PDS体系的活性物种除常见自由基(SO4?-和HO?)外,还包括非自由基活性物质Fe(IV),但Fe(IV)对TC的降解作用较小;TC降解的可能路径主要是通过特定官能团裂解和开环反应进行,最终氧化降解成CO2和H2O。     

P掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备掺杂P的纳米TiO2光催化剂,将焙烧温度、焙烧时间、冰醋酸与钛酸四丁酯物质的量比、P/Ti物质的量比、加水量和乙醇用量等因素作为实验考察条件,分别在紫外光和可见光条件下,研究P掺杂TiO2制备条件对其光催化降解有机污染物性能的影响。以难生化降解的亚甲基蓝为目标降解物,通过其降解前后浓度的变化考察改性光催化剂的光催化活性。结果表明,适量P的掺杂能够有效促进TiO2纳米粒子的光催化活性。利用溶胶-凝胶法制得的光催化剂,最佳催化剂制备条件为:P掺杂的摩尔分数为6%,600℃焙烧120min,冰醋酸与钛酸四丁酯物质的量比为3∶1,加水体积80mL,乙醇体积60mL,此条件下亚甲基蓝可见光降解率为88.0%。     

二乙基羟胺-臭氧体系降解邻苯二甲酸二甲酯的机理学研究

本研究采用二乙基羟胺（DEHA）促进臭氧（O3）降解水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）,并建立了强化O3氧化能力的O3/DEHA体系。主要探索了在O3/DEHA体系中pH、DEHA投量、臭氧通量和DMP投量对该体系的影响及体系的氧化机理,并通过气相色谱/质谱（GC/MS）对DMP的降解产物进行了分析。结果表明：DEHA能够有效促进臭氧的分解且在酸性条件下（pH=3）明显提高DMP的降解率,DEHA投量为25μΜ时促进效果最佳;DMP降解速率随臭氧通量的增加而增加,随DMP浓度的增加而减小,通过动力学计算,该反应符合拟一级动力学反应;投加叔丁醇（TBA）能够明显抑制DMP的降解,验证了在酸性条件下,·OH对DMP的降解起主要作用;通过产物分析可推导出O3/DEHA体系中DMP 的降解途径主要从苯环上碳链的断裂开始,中间生成酸类和脂类化合物,最终矿化为水和二氧化碳。     

CoFe2O4@MIL-100(Fe)复合催化剂活化Oxone降解金橙Ⅱ废水的研究

利用溶剂热法合成CoFe₂O₄@MIL-100(Fe)复合催化剂,并采用扫描电镜、红外光谱等对其进行表征。以CoFe₂O₄@MIL-100(Fe)为催化剂,活化Oxone降解金橙Ⅱ,考察了MOFs包覆情况、污染物初始浓度、pH、氧化剂浓度、催化剂投加量等因素对其降解率的影响。加入CoFe₂O₄@MIL-100(Fe)、增加氧化剂的用量、保持弱酸性条件均可以显著提高金橙Ⅱ的降解率。     

纳米CuFe2O4活化过一硫酸盐降解诺氟沙星性能

为研究使用过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术去除水体中微量有机污染物的高效可行方法,通过柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备纳米CuFe_2O_4材料,以其为非均相催化剂,探究CuFe_2O_4/PMS体系对诺氟沙星(NFX)的降解性能.采用X射线衍射仪、电子透射显微镜、BET手段对材料进行表征,考察煅烧温度对纳米CuFe_2O_4结构及催化性能的影响,并试验纳米CuFe_2O_4的重复使用性和稳定性.探讨纳米CuFe_2O_4投加量、PMS浓度、溶液初始pH对CuFe_2O_4/PMS体系降解NFX性能的影响,并探究该体系的氧化活性物种及降解机理.结果表明:制备纳米CuFe_2O_4的最佳煅烧温度为400℃,该温度下纳米CuFe_2O_4晶型较好,比表面积较大,且表现出较高的催化活性;在纳米CuFe_2O_4/PMS体系中,控制NFX初始质量浓度为5 mg/L,最适宜的反应条件为:纳米CuFe_2O_4投加量为0.1 g/L、PMS浓度为0.5 mmol/L、初始溶液pH为9.5,该条件下反应30 min后NFX的去除率高达99%;纳米CuFe_2O_4能有效活化PMS生成·OH和SO_4~-·,SO_4~-·是实现NFX快速降解的主要活性物种.