垃圾渗滤液催化氧化处理技术研究进展

催化氧化技术能有效降解垃圾渗滤液中的难降解有机物.本文对O3类催化氧化、Fenton类催化氧化、电化学氧化、UV/H2O2催化氧化、TiO2光催化氧化等技术的国内外研究进展和发展趋势进行了分析总结,并系统阐述了催化氧化技术降解垃圾渗滤液污染物的作用机理.同时,本文亦对各种新型催化剂的引入对垃圾渗滤液处理的效果进行了探讨,提出新兴高效催化剂的研发和合成是实现渗滤液催化氧化技术发展与应用的关键和核心.     

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg, Cu)Fe2O4的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄催化剂/H₂O₂/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe₂O₄催化活性的增强机制。结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%。      

从腐泥土型红土镍矿制备共掺杂MgFe2O4物相转化规律及催化性能

采用酸浸-水热-煅烧法从腐泥土型红土镍矿中制备磁性多金属共掺杂型MgFe₂O₄异相类芬顿(Fenton)催化剂.利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔径分布测定(BET-BJH)等手段, 考察了煅烧温度对所制备产物结构、形貌和比表面积及孔径分布的影响, 并研究了所制备产物作为异相Fenton催化剂降解罗丹明B (RhB)溶液的催化活性.结果表明, 水热合成产物为层状双(多)金属氢氧化物和尖晶石型MgFe₂O₄复合物.通过300℃的煅烧, 层状双(多)金属氢氧化物就能分解并生成MgFe₂O₄; 随着煅烧温度的提高, 产物结晶度增加、粒径尺寸变大, 形貌逐渐生长为近球型颗粒且分散度渐渐提高, 同时介孔数量减少、比表面积减小.经过500℃煅烧的试样H-C500显示出优异的催化降解活性.在体系反应温度为45℃、pH值为6.44、催化剂用量为0.625 g·L-1且H₂O₂体积分数为1.0%的条件下, 经过300 min, 10 mg·L-1的罗丹明B溶液降解率可达到97.8%, 同时总有机碳(TOC)去除率达到77.8%.重复使用3次后, 催化剂仍能保持较高活性, 降解率和TOC去除率减少量分别少于3.0%和5.0%.      

全太阳光谱光热催化降解VOCs的研究进展

光热协同催化技术是将光催化低温反应的优势和热催化治理高浓度有机污染物且稳定性好的优势有机结合，是一种能够高效、稳定降解净化挥发性有机物(VOCs)的新途径，很好地解决了光催化治理VOCs存在的易失活、效率低、光能利用率低等问题。总结了近年来全太阳光谱驱动光热催化降解VOCs的研究进展。归纳了光热催化剂的构筑，既可以通过TiO₂,ZnO,CeO₂,Co₃O₄，锰氧化物(MnO_x)等单一半导体氧化物实现，也可以通过光催化剂与热催化剂复合、金属离子掺杂修饰热催化剂、贵金属负载半导体氧化物进一步提升光热催化氧化VOCs的催化活性。梳理了光热催化降解VOCs的机制，从光热协同催化氧化反应到全光谱光致热催化氧化，再通过全光谱光活化效应增强光致热催化活性。对光热催化氧化VOCs的研究进行了总结和展望。     

Cu2+作用下Fenton氧化处理苯酚废水研究

[目的]寻找Cu<'2+>存在条件下 Fenton 氧化处理苯酚模拟废水的最佳条件.[方法]研究不同浓度 H<,2>O<,2>、Fe<'2+>及 pH 下 Cu<'2+>的存在对 Fenton 氧化处理苯酚模拟废水的苯酚去除率的影响和对 COD 降解效果的影响.[结果]在苯酚浓度为 250 mg/L,最佳 pH 为 3.0,H<,2>O<,2>浓度为 297.5 mg/L,Fe<'2+>浓度为 140 mg/L 时,苯酚的最高去除率为 94.5%;在此条件下,Cu<'2+>浓度为 40 mg/L 时,苯酚最高去除率为 97.7%,提高了 3.2%.在 pH3.0、Cu<'2+>浓度 40mg/L 条件下,分别求得不同 Fe<'2+>/H<,2>O<,2>下的模型备件参数,结果表明 Fenton 氧化降解苯酚废水符合二级降解动力学反应模型.[结论]适当浓度的Cu<'2+>可提高 Fenton 氧化降解苯酚废水的效率.Fenton 氧化降解苯酚废水符合二级降解动力学反应模型.     

非均相Fenton法降解水中橙黄G的研究

采用针铁矿为催化剂,与H2O2可形成非均相芬顿(非均相Fenton)试剂对橙黄G(OG)进行降解试验,研究了pH值、催化剂用量、H2O2浓度、反应温度等对橙黄G(OG)降解过程的影响.结果表明,在反应温度为25℃,pH值为3.0,H2O2浓度为30.0mmol/L,针铁矿用量为1.0 g/L时,降解OG效果最好,180 min后质量浓度为50 mg/L的OG降解率为99.6%.OG的降解随着温度的升高而升高,但随着NaCl浓度的升高而降低.不同条件下进行的动力学研究表明,反应接近于表观一级反应,所得表观活化能E=42.18 KJ/mol.     

萃取皂化废水除COD制工业盐工艺研究

研究了皂化废水中含油量、COD浓度对皂化废水结晶盐的品质影响和Fenton氧化法降解COD工艺。结果表明,经活性炭除油后,含油量小于5 mg/L;在摩尔比n(H2O2)/n(Fe2+)=8、反应pH=3.0、双氧水浓度0.472 mmol/L、反应时间60 min的条件下,COD浓度小于217 mg/L。经上述工艺处理后的皂化水用氢氧化钠沉淀除铁,蒸发结晶可以得到白度为87.52、氯化钠纯度为95.7%、达到一级标准的工业级氯化钠盐。     

UV/Fenton-混凝法对浮选废水预处理研究

试验考察了UV/Fenton法和CCG788/UV/Fenton法对浮选废水进行预氧化后,废水中COD去除效果的影响因素。其结果表明:UV/Fenton法处理效果明显优于普通Fenton法,而CCG788的加入提高了UV/Fenton体系对紫外光的利用率,不仅氧化效果更好,还可以促进UV/Fenton氧化反应的进行,缩短反应时间。在前述试验结果基础上,对CCG788/UV/Fenton法处理后的浮选废水投加CCG158进行了二次氧化,COD去除率可提高到87%,并缩短了总反应时长。     

NiO催化臭氧氧化降解水中双酚A的研究

采用均匀沉淀法制备NiO催化剂催化臭氧氧化降解水中双酚A,并利用XRD、SEM、BET及孔径分析等表征手段对催化剂结构和性质进行表征.研究不同pH、臭氧流量、催化剂投加量、反应时间等因素对双酚A降解效果的影响.结果表明,制备的NiO催化剂成絮状结构,催化剂表面蓬松且粗糙,催化剂比表面积较大,且成介孔结构,在催化反应中可提供较多的反应活性位点.在初始pH值为6,臭氧流量为10 mg/min,催化剂投加量为1.0 g/L,反应时间为75 min条件下,双酚A初始浓度为100 mg/L时其降解率达95.3 %.叔丁醇抑制实验表明,NiO催化臭氧氧化降解水中双酚A主要为催化剂催化O₃分解产生·OH间接氧化.      

二氧化钛基材料光催化降解VOCs的研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)大量排放导致的人体健康和环境问题已引起广泛关注,如何高效环保地去除VOCs一直是催化化工行业领域的热点和难题之一.光催化氧化技术(PCO)被认为是有效的环境污染物治理方法之一.TiO₂作为研究时间最长的光催化剂,具有成本效益高、稳定性好和光催化降解能力强等优点.然而,无法利用可见光和光激发电荷载流子分离效率低等瓶颈问题始终制约着其进一步发展.通过改性来克服TiO₂固有限制和提高TiO₂光催化氧化降解VOCs能力势在必行,立足于TiO₂光催化去除VOCs的基本原理,面向影响光催化反应的关键因素,从掺杂、半导体复合、缺陷工程、晶面工程、载体吸附和形貌调控等几个方面出发对近年TiO₂基材料设计及其在光催化降解VOCs领域应用的研究进行了系统的归纳和总结,并对如何进一步改进基于TiO₂的光催化氧化VOCs技术提出展望.     

金属催化剂对Fenton试剂活性的影响因素分析

在分析Fenton氧化法作用机理的基础上,研究了金属催化剂Fe~(2+)/Fe~(3+)对Fenton试剂活性的影响。结果表明:Fe~(2+)和Fe~(3+)对Fenton试剂活性均具有催化作用,Fe~(2+)催化作用远大于Fe~(3+)催化作用;在H_2O_2投加量为12 mmol/L,反应温度为25℃,反应时间为25 min条件下,[Fe~(2+)]/[H_2O_2]的物质的量比为1∶10时,焦化含酚废水COD去除率最高达到90.2%(质量分数);在光照特别是紫外线协同作用下,Fe~(2+)和Fe~(3+)活性增大,且Fe~(3+)的活性增强趋势明显高于Fe~(2+)。     

高级氧化工艺降解选矿废水应用研究进展

浮选是矿物加工过程中的重要环节,在浮选过程中需要加入各种浮选药剂将有用矿物从矿浆中分离.多数浮选药剂成分复杂、难以降解,使浮选废水中残留着大量的浮选药剂.普通废水处理工艺对残留浮选药剂去除效果较差,难以达标排放,高级氧化技术作为一种高效的废水处理手段,对残留浮选药剂降解有着良好的效果.文章简要介绍了选矿药剂概念和选矿废水的来源、成分、特点及其危害,对国内外高级氧化技术降解选矿废水的应用研究进行论述;探讨分析Fenton氧化、光化学氧化、声化学氧化、臭氧氧化等高级氧化技术对选矿废水的降解机理,并对高级氧化技术降解选矿废水的应用前景进行展望.      

Oxidative and Reductive Pathways in Manganese-Catalyzed Fenton’s Reactions

Soluble manganese (II) and amorphous and crystalline manganese (IV) oxides were investigated as catalysts for the Fenton-like decomposition of hydrogen peroxide into oxidants and reductants. 1-Hexanol was used as a hydroxyl radical probe and carbon tetrachloride (CT) was used as a reductant probe. Soluble manganese (II)-catalyzed reactions at acidic pH resulted in >99% degradation of 1-hexanol and no measurable transformation of CT, indicating that hydroxyl radicals were generated but reductants were not. However, when these reactions were conducted at near-neutral pH, an amorphous manganese oxide precipitate formed and 89% of the CT degraded in 60?min, while 1-hexanol degradation was negligible. Using an amorphous manganese oxide synthesized in a separate reactor, CT was rapidly degraded while 1-hexanol oxidation was undetectable. Reactions catalyzed by the crystalline manganese oxide pyrolusite(β-MnO2) at near-neutral pH also resulted in significant CT degradation, indicating that reductants are generated by both the crystalline and amorphous manganese oxide-catalyzed decomposition of H2O2. The presence of manganese oxides in the subsurface and their ability to catalyze the generation of reductants in modified Fenton’s reactions has important implications for hydrogen peroxide stability and contaminant transformation pathways during the in situ Fenton’s treatment of contaminated soils and groundwater.     

稀土离子均相电催化氧化处理含酚模拟废水

以不同稀土离子为催化剂,研究了含酚模拟废水的电催化氧化降解.以COD和苯酚的去除情况作为考察指标,确定最佳催化剂及其最佳处理条件;考察了稀土离子与过渡金属离子的投配比对废水处理效果的影响,并对4种稀土催化剂的电化学性能进行了测试.结果表明:所选稀土离子La3+、Ce4+、Pr3+、Nd3+对苯酚的氧化均有良好的电催化性能,其中Pr3+的均相电催化效果最好.在pH =3、电流密度为66.7mA · cm-2条件下,Pr3+投加 量为0.11mmol·L-1能达到最好的降解效果.在此条件下电解废水60min时,COD和苯酚去除率分别达到62.1％和76.3％,比未加催化剂分别提高35.1％和36.6％.Pr3+和Mn2+的协同作用可提高废水的处理效果,当Mn2+与Pr3+的投配比为1∶1时电催化处理效果最好.     

Decolorization and Mineralization of Remazol Red F3B by Fenton and Photo-Fenton Processes

Degradation of aqueous solutions of a commercial azo-reactive textile dye, Remazol Red F3B, by the Fenton and photo-Fenton processes, has been investigated. Fenton-type reaction rates are strongly dependent on pH, temperature, and initial concentrations of the Fe2+, H2O2, and dye. The effects of varying these parameters on the degradation performances of these two processes have been studied, and the optimal operational conditions have been found. The optimal conditions for these processes were obtained at pH = 3. A comparative study of the Fenton and photo-Fenton reactions has also been carried out using a photoreactor. The Fenton process is highly efficient for removal of the color, chemical oxygen demand, and total organic carbon of a Remazol Red F3B solution. The photo-Fenton process proved to be more efficient, and proceeds at a much higher oxidation rate than the Fenton process. The photo-Fenton process allows 90% degradation of chemical oxygen demand in about 20 min of reaction time.     

Treatment of TCE-Contaminated Groundwater Using Fenton-Like Oxidation Activated with Basic Oxygen Furnace Slag

The industrial solvent trichloroethylene (TCE) is among the ubiquitous chlorinated organic compounds found in groundwater contamination. The objective of this study was to evaluate the potential of applying basic oxygen furnace (BOF) slag as the catalyst to enhance the Fenton-like oxidation to remediate TCE-contaminated groundwater. Results indicate that TCE oxidation via the Fenton-like process can be enhanced with the addition of BOF slag. Results from the X-ray powder diffraction analysis reveal that the major iron type of BOF slag/quartz sand media was iron oxyhydroxide (α-Fe2O3). Approximately 81% of TCE removal was observed (with initial TCE concentration of approximately 5?mg?L?1), with the addition of 1,000?mg?L?1 of H2O2 and 10?g?L?1 of BOF slag. Results also show that TCE concentrations dropped from 5 to 1.1?mg?L?1, and chloride concentrations increased from 0 to 2.7?mg?L?1 after 60 min of reaction with the presence of H2O2 and BOF slag. This indicates that the depletion of TCE corresponded with the oxidation reactions and release of chloride ions very well in this study. Results demonstrate that the BOF slag can be used to supply catalysts continuously, and it can be installed in a permeable barrier system to enhance the Fenton-like process in situ.