热解时间对污泥生物炭活化过硫酸盐的影响研究

污泥热解制备生物炭是一种污泥有效处理处置与资源化利用方法。通过控制热解时间,调控污泥生物炭表面的活性位点,改变过一硫酸盐（PMS）体系中的活性物种组成,可实现环丙沙星（CIP）的高效降解。研究发现,热解温度为700℃、热解时间为120 min时,污泥生物炭具有较高的PMS活化性能,对CIP的去除率近90%。机理探究表明,¹O₂在体系中发挥主要作用。C==O、吡咯氮和—OH位点有利于¹O₂产生,C—O、吡啶氮、晶格氧和Fe位点促进·OH和SO₄^·-释放,石墨氮可促进PMS活化产生SO₄^·-。     

氮硫共掺杂生物质铁炭材料活化PMS降解双酚A研究

以硫脲、樱桃核粉末和无水三氯化铁为原料,通过一锅煅烧法制备出氮硫共掺杂的生物质铁炭材料(Fe/NS-BC)。该材料能有效活化PMS,在0.1 g/L Fe/NS_0.03-BC和0.5 g/L PMS存在的条件下,20 mg/L的双酚A在30 min时被完全去除。自由基猝灭实验证明Fe/NS_0.03-BC/PMS体系中存在SO₄^·-、·OH和¹O₂三种活性氧物种。碳基体中掺杂的氮、硫和铁之间的协同作用是Fe/NS-BC能高效活化PMS降解有机物的主要原因。Fe/NS-BC具有合成方法简单、成本低廉、环境友好等优点,在有机污染物的降解方面具有良好的应用前景。     

氮掺杂石墨碳负载Fe–Mn普鲁士蓝类似物衍生的FeMnO的制备及活化单过硫酸盐去除罗丹明B

非均相催化剂活化单过硫酸盐(PMS)是一种有效的有机污染物降解技术,但硫酸根自由基(SO₄~–·)受限于较高的氧化还原电位难以得到有效激活。采用高温碳化法合成了过渡族双金属氧化物(Fe_0.099Mn_0.901O/Fe Mn₂O₄)氮掺杂碳纳米片催化剂,在PMS活化体系中,FeMnO@C在10 min内对罗丹明B(RhB)的降解效率达到95.5%。FeMnO@C催化剂表面Mn、Fe离子之间的氧化还原循环过程同PMS自分解后产生的一系列自由基,使得FeMnO@C保持优异的催化降解性能。捕获实验表明¹O₂是主要贡献自由基。此外,FeMnO@C催化剂磁性可回收具有良好的循环稳定性,在连续5次循环后仍保持84.7%的Rh B去除率。     

新型Cl~-活化过一硫酸盐法降解磺胺甲恶唑研究

研究了Cl~-对过一硫酸氢盐(KHSO_5·0.5KHSO_4·0.5K_2SO_4,PMS)的活化效能,并在PMS-Cl~-体系中降解磺胺甲恶唑(SMX)。结果表明,PMS的浓度为2.5 mmol/L,SMX的初始浓度为50 nmol/L,Cl~-的浓度为100 mmol/L和pH=7的条件下,60 min内SMX降解率可达到100%。SMX降解速率随着PMS含量、初始pH增加而加快。腐殖酸对PMS/Cl~-体系氧化降解SMX没有明显影响;低浓度Cl~-(50 mmol/L)对降解SMX有抑制作用,而高浓度Cl~-( 50mmol/L)对降解SMX有促进作用。PMS-Cl~-体系Cl~-与PMS反应生成非自由基型活性物种HOCl,对SMX降解过程有一定的矿化作用,并可以有效降低SMX的抗菌活性(大肠杆菌为受试菌种)。     

Cu/Co掺杂多孔炭活化过硫酸盐降解水中硝基酚研究

以MOF-74为模板制备了Cu/Co双金属掺杂多孔炭催化剂。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N₂物理吸附/脱附等对催化剂结构进行了表征。研究并阐释了Cu/Co双金属掺杂多孔炭催化剂活化过一硫酸盐(PMS)氧化降解4-硝基酚性能及机理。结果表明，在投加100 mg·L^-1催化剂、2 g·L^-1 PMS、初始pH为6时，15 min内硝基酚(60 mg·L^-1)去除率达98%以上。降解反应符合伪一级反应动力学模型。催化剂循环反应4次，降解率均高于90%。猝灭实验及电子顺磁共振分析表明自由基(·SO₄^-、·OH、·O₂^-)和非自由基(¹O₂)均参与了降解反应。在反应过程中，Co²⁺/Co³⁺和Cu+/Cu²⁺的氧化还原循环有效活化了PMS并促进活性氧化物种的生成，从而提升了催化剂...     

氮掺杂多孔污泥炭活化过二硫酸盐降解橙黄Ⅱ

以市政污泥为碳源、碳酸氢钾为活化剂、尿素为氮源,制备了氮掺杂多孔污泥生物炭(NKBC),并采用N₂吸附-脱附实验、SEM、XRD、XPS对其比表面积、表面特征进行了系列表征与分析,结果表明,NKBC具有较大的比表面积,由于N负载于NKBC孔道内,其表面褶皱、缺陷较多,活化位点较多。将NKBC用于活化过二硫酸盐(PDS)降解橙黄Ⅱ,考察NKBC/PDS体系降解橙黄Ⅱ的性能,结果表明,在加入PDS 20 min后,NKBC/PDS体系对橙黄Ⅱ的降解率高达99.7%;该体系可在较宽pH范围(3～11)及常见阴离子存在条件下发挥作用。自由基猝灭实验和EPR光谱结果表明,NKBC/PDS体系降解橙黄Ⅱ的主要活性物种有·OH、SO₄^·-和¹O₂,且以¹O₂为主。该研究所构建的NKBC/PDS体系可应用于染料废水的处理,实现“以废治废”的目标。     

类普鲁士蓝的制备及其活化PMS降解双酚S

通过简单共沉淀法合成了类普鲁士蓝化合物(CoFe-PBA)，用于活化过一硫酸盐(PMS)降解有机污染物双酚S (BPS)。使用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对Co Fe-PBA进行表征，结果表明Co FePBA由紧密结合的Co₃[Fe(CN)₆]₂构成，为纳米级，表面均匀分布着C、Fe、Co、O元素，具有丰富的活性位点。催化剂投加量300mg/L、PMS投加量400mg/L、p H=5.89条件下，Co Fe-PBA/PMS降解体系40min内去除73.77%的BPS，对酸性和共存离子(SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-)敏感，碱性环境能促进PMS快速活化，重复实验显示该体系具有良好稳定性，使用4次后仅下降26.70%，活化性能优于其他材料。机理分析表明，CoFe-PBA与PMS相互作用，作用过程中改变了金属位点价态，发生电子转移，产生各种活性物质降解BPS，其主要作用活性物种为¹O...     

生物炭负载CuFe2O4催化过硫酸氢钾降解罗丹明B

采用柠檬酸络合法制备了尖晶石CuFe₂O₄改性生物炭(CuFe₂O₄@PBC)材料，利用XRD、SEM和XPS表征催化剂的形貌和结构。研究了不同因素对CuFe₂O₄@PBC催化过硫酸氢钾降解罗丹明B(RhB)的影响。分析结果表明，RhB初始浓度为10 mg/L，催化剂投加量为0.2 g/L,PMS浓度为0.5 mmol/L时，在中性(pH=7)条件下反应90 min可降解98.6%的RhB。CuFe₂O₄@PBC/PMS体系具有良好的pH适应能力和抵抗外界环境影响的能力。自由基猝灭实验分析证明¹O₂、O₂^·-和SO₄^·-是降解RhB的主要活性自由基。循环利用实验表明催化剂经过四次重复使用后仍然能够保持85%以上的降解率。     

钴强化铁磁体活化过一硫酸盐的实验研究

采用溶剂热法后高温煅烧的方式制备了铁钴双金属复合催化剂,用以活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料金橙Ⅱ(OGⅡ)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和X射线光电子能谱仪等仪器对复合材料进行了表征。考察了钴复合量、不同去除体系、催化剂投加量、PMS投加量、污染物浓度、pH和共存阴离子等因素对OGⅡ降解效果的影响,并探究了铁钴复合催化剂重复利用的效果。实验结果表明,铁钴复合催化剂可以有效活化PMS降解OGⅡ,在n(Co₃O₄)∶n(Fe₂O₃)=0.1、催化剂投加量为1.0 g/L、PMS投加量为0.4 mmol/L、OGⅡ浓度为30 mg/L、溶液pH为6.2的条件下,反应60 min后,OGⅡ的降解率达到了95.81%,其降解过程符合准一级反应动力学模型,最大反应速率常数为0.0491 min^-1。复合催化剂使用4次后对OGⅡ仍有68.85%的降解率。·SO{}_{\mathrm{4}}^{-}、·OH和¹O₂是反应体系产生的活性氧物种,¹O₂在OGⅡ的降解中起主要作用。     

Co/g-C3N4复合催化剂活化过一硫酸盐高效去除环丙沙星的性能研究

以三聚氰胺、三聚氰酸和硝酸钴为原料，采用高温煅烧法制备出复合型催化剂(Co/g-C₃N₄),用其活化过一硫酸盐(PMS)降解环丙沙星(CIP)。考察了各因素对Co/g-C₃N₄活化PMS去除CIP的影响。结果表明，Co/g-C₃N₄质量浓度为0.5 g/L、PMS浓度为2 mmol/L、溶液初始pH为7、CIP初始质量浓度为5 mg/L、温度为30℃时，CIP在45 min内的去除率可达99.5%;催化剂在5次循环利用后对CIP的去除率仍有83.3%,表明Co/g-C₃N₄的可重复利用性和稳定性良好。自由基淬灭试验表明，Co/g-C₃N₄活化PMS去除CIP的机制包括自由基途径(SO₄·^-、·OH)和非自由基途径(¹O₂、O₂·^-),其中主...     

碳纳米管负载无定形MnO2活化过一硫酸盐降解苯酚研究

采用共沉淀法合成了无定形MnO₂@c-CNTs复合材料,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解苯酚的性能。通过SEM、XRD对不同材料的微观形貌、晶体结构进行了表征,复合材料由无定形MnO₂包覆于羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH,简称c-CNTs)上组成,仍保持了羧基化多壁碳纳米管的相互交织缠绕管状结构,相比单独无定形MnO₂催化活性提升明显。研究了不同反应条件下苯酚降解率的变化,结果表明：在苯酚初始浓度10 mg/L时,降解率随催化剂投加量和PMS投加量增加而升高,在中性和酸性条件下降解效果较好,碱性条件下有小幅下降。在催化剂投加量0.14 g/L,PMS浓度0.6 mmol/L,温度25℃,中性条件下,苯酚降解率可达96.7%。无定形MnO₂@c-CNTs/PMS体系中参与反应的主要活性物种为¹O₂和·O₂^-,以¹O₂为主导。     

Fe~(2+)/NH_2OH联合活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

Fe~(2+)活化过一硫酸盐(PMS)作为一种类芬顿氧化体系,可产生具有强氧化能力的活性物种降解水中绝大多数的难降解有机污染物,然而Fe~(3+)向Fe~(2+)的缓慢转化速率极大地限制了该技术的广泛应用。今研究采用羟胺(NH_2OH)强化Fe~(2+)/PMS体系降解水中典型抗生素,考查了耦合体系对磺胺甲恶唑(SMX)的降解效能。研究结果表明,一定程度上,增加PMS、Fe~(2+)与NH_2OH的投量能够有效促进SMX的氧化去除。此外,提高反应温度可以促进PMS活化释放自由基过程,进而强化体系对SMX的降解。然而随着SMX浓度与pH的提高,体系对目标物的降解受到了明显的抑制。进一步对体系自由基进行分析表明,硫酸根自由基(SO_4~(·-))是降解SMX主要的活性物种。     

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。     

磁性污泥生物炭活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用微波热解法制备磁性污泥生物炭(MBC),并通过XRD、FT-IR和SEM对其晶体结构、表面官能团及形貌进行表征。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究MBC活化过硫酸盐(PDS)的性能。结果表明MBC活化PDS能够有效去除水体中RhB,效果优于磁性Fe₃O₄,归功于MBC具有丰富的官能团和发达的孔隙结构。此外,探究催化剂投加量、PDS添加量、温度和pH值对MBC活化PDS降解RhB的影响。MBC活化PDS降解RhB主要通过非自由基过程,其中单线态氧(¹O₂)是主要的反应活性物种。     

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...     

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...     

铈掺杂强化碳纳米管活化过一硫酸盐实验研究

采用浸渍-煅烧法制备了高效稳定的CeO₂/CNT复合材料。利用X射线衍射、X射线光电子能谱和Raman光谱等手段对材料结构进行表征,并研究了复合材料活化过一硫酸盐（PMS）对磺胺异唑的降解性能。结果表明,在材料投加量为75 mg·L^-1、PMS投加量为0.3 mmol·L^-1、初始pH为5.36时,30 min降解率可达90%以上,50 min内可完全去除,反应过程符合伪一级反应动力学模型,活化剂使用5次后仍有77%的去除率。电子顺磁共振实验表明,SO₄?^-、?OH和¹O₂均参与了反应,碳纳米管表面缺陷可能与¹O₂的形成有关。CeO₂的掺杂提高了碳纳米管中缺陷碳的含量,同时Ce³⁺/Ce⁴⁺为反应提供了更多活性位点,从而有效提升了碳纳米管活化PMS的性能,为铈基碳纳米管复合材料应用于过硫酸盐高级氧化技术提供了借鉴。     

腐殖酸/Fe~(2+)/PMS体系降解DMP的研究

研究投加了腐殖酸(HA)的Fe⁽²⁺⁾/过一硫酸盐(PMS)体系对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解。考察了体系沉淀物、腐殖酸浓度对降解DMP的影响。通过活性自由基和中间产物的鉴定推测了DMP的降解过程。结果表明,腐殖酸/Fe(2+)/过一硫酸盐(PMS)体系对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解。考察了体系沉淀物、腐殖酸浓度对降解DMP的影响。通过活性自由基和中间产物的鉴定推测了DMP的降解过程。结果表明,腐殖酸/Fe⁽²⁺⁾/PMS体系对DMP的降解明显优于其他体系,DMP的降解率可达100%。体系中生成的沉淀物是腐殖酸与铁的络合物,是促进DMP降解的重要物质。当腐殖酸浓度从1 mg/L增加至20 mg/L时,DMP的降解速率呈先增大后减小趋势。·OH和SO_4(2+)/PMS体系对DMP的降解明显优于其他体系,DMP的降解率可达100%。体系中生成的沉淀物是腐殖酸与铁的络合物,是促进DMP降解的重要物质。当腐殖酸浓度从1 mg/L增加至20 mg/L时,DMP的降解速率呈先增大后减小趋势。·OH和SO_4^(·-)是体系中主要的活性自由基。DMP降解的中间产物主要为邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸和苯甲酸。     

载体预处理对Mo/Al2O3催化剂催化裂解汽油加氢脱氮性能的影响

乙烯裂解原料劣质化导致裂解汽油中氮含量显著增加，开发新型加氢脱氮(HDN)催化体系以适应高氮裂解汽油工况具有重要意义。以常用的Mo/Al₂O₃为模型催化剂，通过控制载体预处理方式来调控催化剂微观结构，并采用X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、吡啶红外(Py-IR)等表征手段对催化剂进行表征，系统地研究了载体预处理方式对Mo/Al₂O₃催化剂结构及HDN催化反应性能的影响。结果表明：对于Mo/Al₂O₃催化剂，载体经酸、碱预处理前后MoS₂活性组分均呈单层分散状态；酸、碱预处理可调变催化剂表面酸性、活性相与载体作用强度，并最终影响钼物种硫化度以及表面S和Mo物质的量之比(S/Mo比)；吡啶HDN反应受加氢(HYD)和C—N氢解(CNH)共同作用：低吡啶转化率(小于20%)下HDN主要与邻近不饱和配位位点(CUS)数...     

钴强化铁磁体活化过一硫酸盐的实验研究

采用溶剂热法后高温煅烧的方式制备了铁钴双金属复合催化剂，用以活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料金橙Ⅱ(OGⅡ)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和X射线光电子能谱仪等仪器对复合材料进行了表征。考察了钴复合量、不同去除体系、催化剂投加量、PMS投加量、污染物浓度、pH和共存阴离子等因素对OGⅡ降解效果的影响，并探究了铁钴复合催化剂重复利用的效果。实验结果表明，铁钴复合催化剂可以有效活化PMS降解OGⅡ，在n(Co₃O₄)∶n(Fe₂O₃)=0.1、催化剂投加量为1.0 g/L、PMS投加量为0.4 mmol/L、OGⅡ浓度为30 mg/L、溶液pH为6.2的条件下，反应60 min后，OGⅡ的降解率达到了95.81%，其降解过程符合准一级反应动力学模型，最大反应速率常数为0.0491 min^-1。复合催化剂使用4次后对OGⅡ仍有68.85%的降解率。·SO{}_{\mathrm{4}}^{-}、·OH和¹O₂是反应体系产生的活性氧物种，¹O₂在OGⅡ的降解中起主要作用。