MIL-101(Fe)用于光助芬顿催化降解苯胺黑药性能研究

采用水热合成法制备铁基-新型有机金属框架MIL-101(Fe),并以此作为光助非均相芬顿催化剂,研究其在可见光辐照下对苯胺黑药的降解性能,通过SEM、XRD、FTIR及BET等手段表征MIL-101(Fe)材料的理化性能。以单因素试验考察pH、H_2O_2投加量、苯胺黑药溶液初始浓度等条件对降解苯胺黑药的影响。结果表明,MIL-101(Fe)光助芬顿体系对苯胺黑药具有较高的催化活性和稳定性。在500 W氙灯辐照下,MIL-101(Fe)材料投加量为8 mg、反应溶液30 mL、pH=7、反应140 min后,100 mg/L苯胺黑药完全降解。降解速率随苯胺黑药初始质量浓度的增加而降低,随H_2O_2投加量的增加而升高。自由基捕获试验证明·OH和空穴在反应体系中为主要活性物质。     

利用光-电芬顿降解印染废水的研究

印染废水以其成分复杂、色度深、水质变化大、可生化性差等特点成为较难处理的污废水之一.采用电芬顿-铁氧化-H_2O_2法对实验室配制印染废水进行了处理试验.实验结果表明,当反应参数(反应电压、催化剂的投加量、pH值、光照强度等)不同时,其对反应的影响程度也不相同.当Na_2SO_4用量为2.5 g,反应电压为15 V,反应时间为120 min,pH值为2.5,电极面积为9.5 cm~2,电极板间距为6.5 cm,且给予光照条件时,电芬顿达到最优条件.电芬顿降解亚甲基蓝模拟印染废水的过程符合一级动力学模型.     

UV/H2O2降解三氯生动力学及反应机理

为考察紫外催化过氧化氢工艺降解三氯生的降解效能,利用动力学模型对三氯生的表观降解速率进行模拟.考察氧化剂投加量、三氯生浓度、NOM质量浓度和p H对三氯生降解速率的影响.结果表明,H_2O_2的投加量小于1 mmol/L时,三氯生的降解速率随H_2O_2浓度的增加而增加,而当H_2O_2的投加量大于1 mmol/L时,由于H_2O_2对HO·的捕获作用增强,三氯生的降解速率随H_2O_2投加量的增加而降低.当三氯生的初始浓度增加时,体系中HO·的稳态浓度随之降低,导致三氯生降解的表观速率降低.体系中存在NOM时,三氯生的降解速率显著降低,主要是由于NOM能够与三氯生竞争光子和HO·.三氯生去质子化后更快地被UV/H_2O_2降解,其去质子化形态的摩尔吸光系数变大,而且其与HO·的二级反应速率更快.通过LC/MS-MS检测UV/H_2O_2氧化TCS得到6种产物,推测TCS的降解途径主要是通过脱氯反应和羟基化反应.     

Fe~(2+)催化H_2O_2/Na_2S_2O_8氧化降解水中黄腐酸

利用Fe~(2+)催化H_2O_2或Na_2S_2O_8降解水中的黄腐酸,研究了诸因素(处理剂加量、pH和温度)对黄腐酸降解的影响。黄腐酸溶液颜色和TOC的去除,紫外区光吸收强度的降低都表明H_2O_2/Fe~(2+)体系对黄腐酸具有良好的降解效果;在pH=3.0、H_2O_2为400mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+)物质的量的比为10∶1的条件下,处理100mg·L~(-1)黄腐酸溶液120 min,TOC去除率达到88.4%。Na_2S_2O_8/Fe~(2+)降解结果表明:在pH=3.0、Na_2S_2O_8为2 000mg·L~(-1),Fe~(2+)为5mmol·L~(-1),温度为50℃条件下处理100 mg·L~(-1)黄腐酸水样240min,TOC去除率为55.9%。分析降解效果和试剂成本可知,H_2O_2/Fe~(2+)法降解水中黄腐酸优于Na_2S_2O_8/Fe~(2+)法。     

竹子磺化化机浆(SCMP)H_2O_2漂白的研究

本文研究了竹子磺化化机浆(SCMP)在 H_2O_2漂白时的反应动力学,并就其发色基团的脱除机理进行了探讨。结果表明:竹子 SCMP 浆 H_2O_2漂白表现出与木材机械浆相似的反应性。竹子 SCMP 浆 H_2O_2漂白初始反应速率很快,此后渐趋平缓。提高漂白浓度,增加药品用量有利于浆中发色基团的脱除。确立竹子 SCMP 浆H_2O_2漂白动力学方程为:—dC_R/dt=k[H_2O_2]~(0.89)[OH]~(0.18)C_R~(5.25)     

铜掺杂石墨烯气凝胶的制备、表征及在电-芬顿体系中的应用

为了改善传统电-芬顿阴极材料催化能力有限,Fe~(2+)的再生困难,电流密度低,应用pH值范围窄等问题,文中以石墨烯气凝胶为基体将其与Cu金属掺杂负载,采用自然干燥法制得铜掺杂石墨烯气凝胶(Cu-GA).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对铜掺杂石墨烯气凝胶进行结构及形貌表征,利用热重分析(TG)测定其热稳定性,并且采用电化学工作站对其进行电化学性能测试.为了检测铜掺杂石墨烯气凝胶的催化性能,将其作为阴极材料用于电-芬顿体系中降解罗丹明B模拟染料废水.实验结果表明,在最佳pH=3的条件下,降解罗丹明B 30min后,降解率高达97%,且COD去除率达到84%.结果表明铜掺杂石墨烯气凝胶结构稳定,能够高效氧化降解有机污染物,这是由于Cu+的引入能够有效催化分解H_2O_2,加速·OH的产生,有效地提高了电-芬顿降解效率.     

降解苯酚的双金属催化剂筛选

为了找到一种降解含酚有机废水的高效方式,本实验通过高级氧化技术(AOPs)合成一系列的双金属催化剂,并比较了各自去除苯酚的效率,发现pH=11.0条件下,1.0 g/L的ZnFe_2O_4在120 min内可以去除50 mg/L的苯酚,其伪一级动力学常数为5.30×10~(-3) min~(-1).1.0 g/L的CuCo_2O_4在30 min内可以完全去除100 mg/L的苯酚,其伪一级动力学常数为1.25×10~(-1) min~(-1).实验表明:CuCo_2O_4和ZnFe_2O_4均对苯酚表现出良好的催化活性.1.0 mol/L乙醇掩蔽SO_4·~-和·OH自由基实验同样证明自由基在苯酚降解过程中有一定作用.     

Fe3O4@MSCe/H2O2多相芬顿体系的分解性能及放热规律研究

以5～8 mm粒径半焦为载体,制备了半焦负载Fe_3O_4复合材料(Fe_3O_4@MSCe),采用SEM、XPS、XRD和FTIR对样品的物化性质和价键结构进行了表征,并研究了Fe_3O_4@MSCe/H_2O_2多相Fenton体系的分解性能和放热规律.结果表明:Fe_3O_4@MSCe保留了半焦的多孔形态,Fe_3O_4均匀且牢固地负载于半焦颗粒表面;在pH=7.8～11.2碱性条件下,均保持了较好的分解活性;在[H_2O_2]=0.25 mol/L、Fe_3O_4@MSCe投加量为533g·L~(-1)、pH=7.8、T_0=30℃反应条件下,300 mL浓度为0.04 mol·L~(-1)的邻苯二胺溶液的分解率为90.9%,溶液温度升高数值为7.1℃,表现出较好的分解性能和放热特性,为解决现有芬顿技术存在的问题和污水处理的能源化利用提供了技术支撑.     

MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料的绿色制备技术

针对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料制备工艺复杂的问题,提出快速温和的绿色制备技术.以MnCl_2·4H_2O、H_2O_2和泡沫镍为原料,水热体系下研究不同反应温度对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料结构、电化学性能的影响.结果表明,在反应温度90℃、水热3h,成功在泡沫镍上沉积分布均一的MnO_2/Ni(OH)_2纳米片.测试结果表明,在该条件下制备的MnO_2/Ni(OH)_2@Ni电极材料展现出优异的电性能,即高的比容量(电流密度为2.5mA/cm~2,放电比容量为7.4F/cm~2)、好的倍率性能、好的循环稳定性(充放电循环500次,容量保持率为78%).     

非均相Fenton试剂降解BPA的动力学分析

文章研究运用超声波浸渍法制备活性炭载铁催化剂作为非均相Fenton体系的催化剂.采用电镜扫描、比表面积分析及XRD分析对催化剂进行了表征.以双酚A作为降解目标物,考察催化剂用量、H_2O_2用量、pH值、温度对双酚A氧化降解效果的影响.并运用Langmuir动力学模型对实验结果进行了拟合,模型值与实验值吻合良好.研究结果表明:初始pH=4,催化剂用量=4 g/L,H_2O_2用量=0.05 mol/L,铁离子负载量=10%是实验用催化剂氧化降解双酚A的最佳操作条件,在此条件下反应60 min后,双酚的去除率达到90%以上;所采用的动力学模型能较好的预测双酚A的氧化降解效果,为有效去除水中双酚A开阔了新的思路.     

H2O2光化学氧化技术对4BS和甲基橙的脱色研究

采用四种氧化技术:1.H_2O_2;2.芬顿;3.H_2O_2+紫外线;4.光芬顿;对常用染料直接耐酸大红4BS和甲基橙进行脱色研究。结果表明,光芬顿脱色效果最好,在10 min时,大红4BS和甲基橙脱色率分别高达99.56%和95.88%;H_2O_2(30%)投加量为0.2 mL时,大红4BS最适Fe~(2+)浓度为1 mg/L,甲基橙最适Fe~(2+)浓度为2 mg/L;中性有利于大红4BS降解,弱酸弱碱有利于甲基橙降解;实验比较了254 nm、308nm和365 nm三种紫外光源,发现254 nm紫外线对两染料降解最好。并对两染料进行了光谱分析。     

Fe-Ni/ZSM-5分子筛催化H_2O_2降解硝基苯

为减小Fenton反应过程产生的二次污染,以80~100目的 ZSM-5分子筛为载体,用浸渍法合成Fe-Ni/ZSM-5分子筛催化剂降解硝基苯,采用X射线衍射和N2吸附-脱附进行催化剂表征;研究H_2O_2浓度、初始p H值、催化剂用量和底物浓度对硝基苯降解效率的影响.结果表明:在H_2O_2质量浓度为500 mg/L、初始p H为3、催化剂质量浓度为1 g/L、硝基苯质量浓度为50 mg/L、温度25℃下,经过7 h,硝基苯降解率为76.6%;该反应分为2个阶段,前4 h催化剂的吸附起主导作用,后3 h催化剂催化产生(·OH),Fenton反应起主导作用.     

US-Fenton法处理电厂锅炉酸洗废液的实验研究

为了有效处理电厂锅炉乙二胺四乙酸酸洗废液.文中使用超声波与芬顿(Fenton)试剂联合对电厂锅炉EDTA酸洗废水进行处理,采用化学需氧量(COD)降解率为评价指标,考查US-Fenton法对电厂锅炉酸洗废液的处理效果.利用可生化性BOD/COD为评价指标,考查了在处理过程中酸洗废液可生化性的变化.研究结果表明:在正交实验中确定的各因素影响程度的大小关系为Fe~(2+)投加量H_2O_2投加量溶液的pH=反应温度T反应时间t功率P;单因素实验中确定的最佳反应条件为Fe~(2+)投加量为6.75mg·L~(-1),H_2O_2投加量为0.82mL·L~(-1),pH值为2.5,温度为38℃,反应时间为75min,超声功率为80 W,COD的最佳降解率为57.2%.经过处理后电厂锅炉EDTA酸洗废液的COD从38 495mg·L-1降至16 475mg·L~(-1),可生化性从不足0.1上升至0.32.     

三维电极／电Fenton法处理苯酚废水机理研究

目的确定三维电杉电Fenton法处理苯酚废水的最佳反应条件并探讨反应机理．方法设计正交试验确定最佳反应条件,对处理结果进行紫外光谱分析;采用叔丁醇验证·OH的存在．结果在最佳反应条件pH值3,电解电压为12V,极板间距为10．5cm,电解质投加质量浓度为1．2g/L,Fe^2＋投加浓度为0．9mmol／L条件下,苯酚最大去除率为97．38％．苯酚去除率影响因素大小为pH值〉电解电压〉Fe^2＋投加浓度〉极板间距〉电解质投加质量浓度．反应过程中,苯酚首先被降解为醌类化合物并进一步降解为其他中间产物,最终被氧化为小分子化合物．结论苯酚的去除主要是电极的直接氧化,·OH以及其他活性氧化物共同作用的结果,其中·OH对苯酚的降解起到主要作用．     

Fenton法处理印染废水的特性及动力学研究

针对印染废水水质复杂、处理难度高的问题,研究采用Fenton法对印染废水进行处理.考察pH、Fe~(2+)投加量、H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、反应时间等因素对污染物去除率的影响,分析污染物质官能团的变化,建立污染物降解动力学模型.结果表明:在pH值为2.5、Fe~(2+)投加量为5 mmol、H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比为4、反应时间为50 min时,污染物去除效果最好,色度、TOC、COD和氨氮的去除率可达99.8%、85.11%、90.69%和66.63%;通过分析UV-vis吸收谱图、HPLC谱图、GC-MS谱图的变化,证明发色官能团被氧化降解.建立了底物降解速率与底物浓度、H_2O_2浓度和Fe~(2+)浓度相关的催化降解动力学模型,其中底物浓度的反应分级数(m=0.265)高于Fe~(2+)的反应分级数(q=-1.48),表明底物浓度对Fenton的氧化降解过程影响较大.     

UV/H_2O_2法深度处理焦化废水的研究

焦化厂生物和混凝处理出水中残留的有机物制约了其安全排放,故有必要研究其深度处理技术.以某焦化废水处理厂尾水为研究对象,用UV/H_2O_2法对其进行处理.采用单因素和正交实验的方法考察了光源距离、H_2O_2浓度、pH值和温度对色度、TOC和UV254去除率的影响.正交实验结果表明,对TOC去除率影响顺序为光源距离温度pHH_2O_2浓度.两种方法确定的最佳条件一致,即距光源距离为4cm、H_2O_2浓度为24mmol/L,温度40℃,pH为5,光照反应时间为2h,TOC、色度和UV_(254)去除率分别为68.76%,97.76%和96.84%.TOC降解符合一级反应动力学.经UV/H_2O_2处理后,焦化废水尾水中一些难以生物降解的有机物得到了部分或完全去除.     

掺硼α-FeOOH催化降解甲基橙研究

采用空气氧化法合成分散性较好掺硼的α-FeOOH,并用XRD、SEM、FT-IR等手段进行表征,并以掺硼α-FeOOH为Fenton氧化法的铁源,在H_2O_2存在下对甲基橙(MO)溶液进行处理,并与零掺杂的α-FeOOH进行比较,研究pH值,温度,催化剂用量,H_2O_2用量对降解率的影响.结果表明:当硼铁的质量比为0.02,甲基橙质量浓度为50 mg/L时在pH=2.43,温度80℃,H_2O_2浓度为3.2 mol/L,催化剂掺硼α-FeOOH的质量浓度为3.665 g/L下催化剂达到了最好降解效果,降解率为99.6%,零掺杂的α-FeOOH在同等条件下降解率只到达了75%.掺硼的α-FeOOH比零掺杂的α-FeOOH有较高的降解率,稳定性较好,重复利用性较好.在催化过程中,发挥主要作用的·OH由均相催化反应和非均相的表面催化两部分提供,通过对催化降解体系溶液中铁离子的测定,铁离子的最高质量浓度为0.148 g/L.结果表明催化剂在降解过程中可能发挥重要作用的是非均相的表面铁循环催化.     

混凝破乳-Fenton氧化法处理丙烯酸乳液废水的研究

采用混凝破乳-Fenton氧化联合工艺对高浓度丙烯酸乳液废水进行处理,探究了反应pH值和混凝剂用量对混凝处理效果的影响及pH值和芬顿试剂投加比例对氧化去除COD效果的影响。原丙烯酸废水COD为5 470mg/L,浊度为14 904.1NTU。结果表明,混凝破乳的最优条件为pH=8,PAC用量为0.9g/L,PAM用量为4mg/L。Fenton氧化处理的最优条件为pH=3,H_2O_2/COD(质量浓度比)=2,Fe~(2+)/COD(质量浓度比)=0.075。经混凝破乳-Fenton氧化处理后COD去除率为96.5%,浊度去除率约为99.6%,出水COD下降为190.3mg/L,浊度约为60NTU,废水的可生化性得到改善。     

活性炭纤维/泡沫镍阴极的电化学工艺除藻效能

蓝藻爆发问题长期严重影响饮用水安全,为此,发展有效的技术控制和减少藻类的繁殖尤为迫切.以钛基铂电极(Pt/Ti)为阳极,活性炭纤维/泡沫镍电极(ACF/Ni)为阴极,通过考察阴极材料(ACF/Ni和不锈钢)、铁投加浓度及价态对电化学除藻的影响,探究Pt/Ti-ACF/Ni-Fe~(2+)电化学体系对藻类的去除效果和机制.结果表明,当Fe~(2+)投加浓度为0.05 mmol/L、电流密度为50 mA/cm~2、极板间距为1.0 cm、初始pH为6.0、初始藻细胞密度为1.2×10~9～1.4×10~9个/L时,电化学处理15 min,藻细胞的去除率为93%.基于对各实验中铁离子浓度、H_2O_2浓度及pH的分析,·OH的间接检测,ACF的红外光谱分析,藻细胞和ACF/Ni的电镜扫描以及ACF的比表面积分析,探究Pt/Ti-ACF/Ni-Fe~(2+)电化学体系的除藻机理.在Pt/Ti-ACF/Ni-Fe~(2+)电化学除藻体系中,H_2O_2通过电化学还原在ACF/Ni阴极表面高效产生,反应过程中产生固相铁附着于ACF表面并发生Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)的反应,同时产生羟基自由基,电化学除藻的主要机理是均相电Fenton和非均相电Fenton反应.     

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。