Fe~(2+)/HSO_3~-和Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)体系降解双氯酚酸研究

研究采用Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)和Fe~(2+)/HSO_3~-两体系降解水中双氯酚酸(DCF)。结果表明,S_2O_8~(2-)、HSO_3~-与催化剂Fe~(2+)的优化摩尔比分别为1:1和10:1,反应5 min,DCF的降解率分别可达90%、100%。在Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)体系中,Cl~-可促进DCF降解,富里酸(FA)、草酸跟、柠檬酸根和磷酸根则有轻微抑制作用;而在Fe~(2+)/HSO_3~-体系中,Cl~-对DCF降解有轻微抑制作用,FA和4种常见铁离子配体则呈现明显抑制。SO_4~(·-)是两体系的主要活性自由基,Fe~(2+)/HSO_3~-体系中,SO_3~(·-)和SO_5~(·-)对DCF的降解也有一定作用。在Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)体系中,几乎无脱氯反应发生;而在Fe~(2+)/HSO_3~-体系中,则呈现较好的脱氯效率。     

Fe2+/过碳酸盐催化氧化修复四氯乙烯污染地下水的机理及应用

采用Fe~(2+)催化过碳酸钠(SPC)工艺对四氯乙烯(PCE)污染地下水进行修复,考察了氧化剂、催化剂浓度对PCE降解过程的影响。分别以硝基苯和四氯化碳为HO·探针和还原性自由基探针,证实了Fe~(2+)/SPC工艺中存在大量的HO·和少量的O_2~(·-);分别以异丙醇及氯仿为HO·及还原性自由基的清扫剂考察工艺的主体自由基,结果表明Fe~(2+)/SPC工艺降解PCE的主体自由基为HO.,并通过电子顺磁共振(EPR)试验证实了这一结果。结合实际地下水成分,考察了阴离子(Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)、NO_3~-)及腐植酸(HA)对PCE降解过程的影响,结果表明HCO_3~-、CI~-及HA均对降解过程有抑制作用,而SO_4~(2-)、NO_3~-对PCE降解没有显著影响。Cl~-浓度测定结果表明,催化降解过程能使PCE完全脱氯。采用Fe~(2+)/SPC催化降解工艺修复PCE污染地下水具有较好的应用前景,实际应用中应考虑药剂投加量、阴离子和腐植酸等的影响。     

Fe2+活化过硫酸钠技术预处理焦油蒸馏废水

采用Fe~(2+)活化Na_2S_2O_8技术处理实际焦油蒸馏废水。首先通过正交试验考察了Na_2S_2O_8初始浓度、Fe~(2+)初始浓度、pH以及温度等条件对稀释后焦油蒸馏废水COD去除率的影响规律,然后通过单因素实验确定了其最佳反应条件。实验结果表明,当p H为7.00,Na_2S_2O_8初始浓度为20mmol/L,Fe~(2+)初始浓度为20 mmol/L条件下,在30℃降解反应120 min,其化学需氧量(COD)去除率为53.5%,总有机碳(TOC)去除率为62.2%,降解过程遵循指数衰减规律,为焦油蒸馏废水的预处理技术提供了一条新的途径。     

花簇状纳米氧化锌制备及光催化降解亚甲基蓝研究

采用低温水浴法制备了花簇状纳米ZnO,并对样品进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物进行光催化实验。结果表明:水浴2 h,温度为45℃,n(OH~-)∶n(Zn~(2+))=8的条件下所制备的花簇状纳米ZnO的光催化性能最强;光催化反应的最佳反应条件分别为:催化剂投加量0.6 g/L,pH=9,反应150 min,MB溶液初始质量浓度为3 mg/L。当催化体系加入H_2O_2或Na_2S_2O_8时,产生的·OH和SO_4~(·-)对MB的去除有促进作用;废水共存离子CO_3~(2-)对MB去除的抑制作用强于HCO_3~-。催化剂循环利用4次后仍有较好的稳定性,MB去除率仍达89.3%。     

UV/Fenton-Fe~0技术降解盐酸副品红的研究

采用基于Fe~0的非均相UV/Fenton技术对水中盐酸副品红(BR9)的去除效果和主要影响因素进行了研究。结果表明:当pH=3.0,Fe~025 mg/L,H_2O_2 34 mg/L时,1 min后BR9的去除率达93.4%,反应符合伪一级降解动力学;初始BR9浓度升高,反应速率降低,BR9绝对去除量增加。pH升高,BR9去除率降低,pH3时,BR9去除率70%;水中少量天然有机物(TOC 5~10 mg/L)和常见无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)和NO_3~-)均抑制了体系对BR9的降解;自由基抑制实验证实降解过程符合羟基自由基(·OH)氧化机理。     

低含量Fe0/过硫酸盐体系降解除刚果红

为低成本高效降解处置印染废水,以典型偶氮染料刚果红为目标物质,探究了低含量的零Fe~0/过硫酸盐(PS)体系对刚果红的降解效果。结果表明,当Fe~0的质量浓度为2 g/L,PS、刚果红的浓度分别为0.1、0.2 mmol/L时,刚果红在2 h时的残留率仅为5%,而且SO_4~(·-)与HO~·对降解刚果红的贡献分别为10%和3%。刚果红在自来水中降解效果略优于去离子水中,从侧面说明了Fe~0/PS体系对刚果红起主要降解作用的是Fe~0。酸性下能加速Fe~0/PS体系对刚果的降解,但并不能提升体系在2 h时对刚果红的去除率。不同含量的Cl~-、CO_3~(2-)、HCO_3~-或H_2PO_4~-等阴离子均对Fe~0/PS体系降解刚果红表现出抑制作用,其中CO_3~(2-)抑制程度最大,但抑制程度与他们的含量无明显关系。     

Fe_2O_3-CeO_2/生物炭活化过硫酸盐处理有机污染物

制备了Fe_2O_3-CeO_2/生物炭(BC)催化剂,用于活化过硫酸盐(PS)处理有机污染物。考察了各因素对污染物去除效果的影响。结果表明:Fe_2O_3-CeO_2/BC孔结构发达、表面积大,表面存在Fe~(2+)/Fe~(3+)、Ce~(3+)/Ce~(4+)电对和氧空位,利于催化反应;Fe_2O_3-CeO_2和BC有协同作用,最优条件下酸性橙7去除率达80.1%,催化剂重复利用性良好;Fe_2O_3-CeO_2/BC+PS体系pH适用范围宽(4～8),可处理多种有机污染物和实际水体中的污染物,具备一定应用潜力。     

铁负载煤气化渣基活性炭非均相Fenton体系降解甲基橙染料废水的工艺优化及其机理研究

基于煤气化残渣为原料制备出高比表面积的活性炭,采用浸渍法制备负载Fe~(3+)的煤气化渣基活性炭,并将所制材料应用于非均相Fenton体系降解染料废水中甲基橙的实验研究。实验结果表明铁负载煤气化渣基活性炭/H_2O_2非均相Fenton体系降解甲基橙最佳条件为:铁负载量21%,H_2O_2投加量为40 mM,pH值为5,甲基橙初始浓度为250 mg/L和最佳温度为328 K,甲基橙降解率可以达到97%以上。Fenton试剂降解甲基橙反应的活化能Ea和指前因子A分别为4.04 k J/mo L和36393,并且符合一级动力学,根据计算得到其降解甲基橙动力学模型为-d C/dt=-0.039174[Fe~(3+)]0.3825[H_2O_2]~(0.619)[Cl~-]~(1.8754)。     

S_2O_3~(2-)在强酸中的水解动力学及反应机理研究

采用毛细管电泳对硫代硫酸根离子S_2O_3~(2-)在强酸性条件下的水解反应动力学进行了研究。反应体系中检测到多种含硫物种,包括硫S_8、HSO_3~-、HS-、HS_2O_3~-、HS_n~-、HS_nO_3~-和S_nO_6~(2-)等。动力学分析表明,在溶液pH 1.20~2.50范围内,S_2O_3~(2-)的水解反应对于S_2O_3~(2-)的浓度为1级反应,而受pH的影响却不明显,水解速率常数为8.8×10~(-4) min~(-1)。提出17步反应机理,其中揭示了HS_n~-和HS_nO_3~-是产生S_8和S_nO_6~(2-)的主要途径。     

Fe~(2+)活化H_2O_2/PS降解卡马西平的主要影响因素研究

采用亚铁离子活化H_2O_2/PS(过硫酸盐)降解水中的卡马西平(CBZ),对亚铁离子活化H_2O_2/PS降解卡马西平的影响因素进行了研究。结果表明,n(H_2O_2)/n(PS)为3∶1、Fe~(2+)的浓度为0. 1 mmol/L、pH=3、反应时间为30 min时,卡马西平的降解率达到62. 9%。增加Fe~(2+)的浓度能提高卡马西平的降解效率,增加卡马西平的初始浓度会降低卡马西平的去除率,但提高了卡马西平总的去除量。通过甲醇和叔丁醇淬灭实验验证了在亚铁离子活化H_2O_2/PS体系中HO·是主要的反应自由基。该研究为降解水中卡马西平提供了一种技术支持。     

NaClO-PMS及NaClO-O3协同活化降解印染废水

将次氯酸钠(NaClO)分别与过硫酸氢钾(KHSO_5,简称PMS)和臭氧(O_3)协同活化,用于处理模拟印染废水,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、活性艳蓝(Reactive Brilliant Blue,Knr)、活性艳红(Reactive Red X-3B)、甲基橙(Methyl Orange,MO)染料的降解率为指标,采用紫外-可见吸收光谱分析测试法,探讨其物质的量比、pH及废水中Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-等因素的影响。结果表明:NaClO-PMS及NaClO-O_3体系最佳物质的量比分别为n(NaClO):n(PMS)=1:1,n(NaClO):n(O_3)=2:3,分别在pH为3～11、3～9时对模拟印染废水具有较好的降解效果,NaClO-PMS体系在酸性条件下降解RhB效果较好,pH=3时降解率可达到96.18%;NaClO-O_3体系在中性条件下对RhB的降解效果较好,pH=7时降解率为97.91%;阴离子对NaClO-PMS及NaClO-O_3体系处理印染废水的影响均较小。     

臭氧联合过氧化氢(O_3/H_2O_2)降解水中甲基托布津

杀菌剂甲基托布津(TM)是常见的农药类内分泌干扰物。采用臭氧联合过氧化氢(O_3/H_2O_2)工艺对甲基托布津进行降解,考察了不同氧化系统、过氧化氢投加量、溶液初始pH、溶液中共存阴离子多种因素对O_3/H_2O_2去除甲基托布津的影响。结果表明:高级氧化联用技术O_3/H_2O_2工艺降解水中甲基托布津的效果良好,甲基托布津的降解反应符合一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.107 9 min~(-1)。不同H_2O_2与O_3的摩尔比、溶液初始pH值和水中常见阴离子对O_3/H_2O_2工艺的降解情况影响显著。对于甲基托布津的O_3/H_2O_2降解过程:最佳摩尔比为0.75;最佳pH值为7;水中常见阴离子对甲基托布津降解影响的大小顺序为CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-。     

芬顿法氧化降解水中茜素红的研究

研究了芬顿法对水中偶氮染料茜素红氧化降解过程。考察了溶液的pH值、不同H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、H_2O_2/Fe~(2+)投加量、染料初始浓度对茜素红降解效果的影响。结果表明:茜素红初始浓度为20 mg/L,在pH值为3、H_2O_2和Fe~(2+)投加量分别为0.5 mmol/L和0.1 mmol/L的最佳条件下,反应30 min后茜素红的降解率达到最大值65.48%。Cl~-对茜素红在芬顿体系中的降解表现明显的抑制作用,SO_4~(2-)和NO_3~-的存在降低了芬顿试剂的氧化性能,也阻碍了茜素红的降解。     

紫外光激活过硫酸盐降解硫氰根研究

为探明不同条件下的紫外光(UV)激活过硫酸盐(PS)降解硫氰根(SCN~-)的情况,在SCN~-质量浓度为100mg/L、温度30℃条件下分别研究了辐照度、pH、S_2O_8~(2-)含量对SCN~-降解效果的影响,并对反应产物和机理进行了分析。结果表明,SCN~-的降解率随光照强度的增大而增大,辐照度9.94 m W/cm~2时SCN~-降解率最大;随S_2O_8~(2-)含量的增加而增大,S_2O_8~(2-)浓度大于4 mmol/L后,SCN~-降解率变化缓慢;出水中残余的TOC含量随着S_2O_8~(2-)含量的增加而降低,S_2O_8~(2-)浓度4.5 mmol/L时最低;随着pH的增加SCN~-降解率在pH为5处达到最大;pH为11时出水中残余的CN~-的质量浓度为0.156 mg/L,达到GB 16171-2012排放标准。UV激活PS降解SCN~-过程中可能的反应历程为:硫元素首先被除去,转变成SO_4~(2-),而氮元素则主要转变为CN~-和NH_4~+-N。     

炭微促进Fe~0/K_2S_2O_8处理乙二胺四乙酸-Ni废水

向Fe~0/K_2S_2O_8氧化体系中投加少量的活性炭(AC),以提高Fe~0/K_2S_2O_8对EDTA-Ni废水的处理效果。通过单因素批次实验来探究Fe~0、K_2S_2O_8、AC投加量对AC强化作用的影响及其动力学作用。结果表明,AC的加入对Fe~0/K_2S_2O_8处理EDTA-Ni废水Ni2+去除率的提高具有轻微的促进作用(微促进),当ρ(EDTA-Ni)=25 mg/L、ρ(Fe~0)=2 g/L、ρ(K_2S_2O_8)=0.5 g/L、ρ(Fe~0):ρ(AC)=100:1时,Ni2+去除率可由98.3%提升至99.73%,剩余Ni~(2+)的质量浓度由0.43 mg/L降低至0.068 mg/L,低于0.1 mg/L,达到GB 21900-2008表3标准。AC的加入有利于提高Fe~0/K_2S_2O_8对EDTA-Ni废水的处理效果,但对于Fe~0、K_2S_2O_8投加量及ρ(Fe~0):ρ(AC)要求严格,投加过量对Ni~(2+)的去除易产生抑制作用。     

高级氧化法破络处理柠檬酸铜镍电镀废水

以柠檬酸单独络合铜离子、柠檬酸单独络合镍离子、柠檬酸综合络合铜镍离子这3种模拟电镀废水为对象,采用芬顿(Fenton)、高锰酸钾(KMnO_4)以及过硫酸钠(Na_2S_2O_8)三种氧化法进行氧化破络,并结合加碱沉淀工艺对铜镍离子进行去除。结果表明,Fenton氧化法最佳反应参数:初始pH值为3.0,Fe~(2+):H_2O_2摩尔比为1:10,30%H_2O_2投加量为0.05 mL/L,反应时间为30 min。KMnO_4氧化法最佳反应参数:初始pH值为3.0～4.0,KMnO_4投加量为37.5 mg/L,反应时间为80 min。Na_2S_2O_8氧化法最佳反应参数:温度为20℃,初始pH值为2～7,S_2O_8~(2-):Fe~(2+)摩尔比为1:1,Na_2S_2O_8投加量为0.1 g/L,反应时间为90 min。对比三种氧化法,可以得出,对pH的适应性:Na_2S_2O_8氧化法KMnO_4氧化法Fenton氧化法;氧化效率:Fenton氧化法KMnO_4氧化法Na_2S_2O_8氧化法;经济效率:KMnO_4氧化法Na_2S_2O_8氧化法Fenton氧化法。因此,对于不同的废水,根据其特点选择合适的处理方法是十分必要的。     

饱和活性炭催化双氧水氧化处理染料废水生化出水

分别采用Fe~(2+)/H_2O_2、活性炭(AC)/H_2O_2、AC/H_2O_2/Fe~(2+)和再生AC四种体系对染料废水生化出水进行处理,分别考察了不同体系中,H_2O_2的投加浓度、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))、pH和反应时间及再生炭对废水处理效果的影响,并对处理效果进行对比。结果表明AC/H_2O_2/Fe~(2+)体系对废水COD的去除效果最好,去除率为64%,再生AC对废水色度去除率最高为94%。     

棒状FeMoO4材料的制备及其活化性能

以FeSO_4·7H_2O和Na_2Mo O_4·2H_2O为原料,采用水热法合成了棒状FeMoO_4,通过XRD、Raman光谱、SEM对其结构和形貌进行了表征,研究了其对Na_2S_2O_8的活化性能。以苯酚为目标污染物,考察了Na_2S_2O_8浓度、苯酚溶液初始质量浓度、溶液初始pH和反应温度对苯酚降解率的影响,初步探究了体系中起主要作用的自由基种类。结果表明,pH在2.00～11.00内,FeMoO_4活化的Na_2S_2O_8对苯酚表现出良好的降解性能,铁离子最大溶出量为1.663 mg/L。最佳降解条件为:溶液初始pH 3.00,反应温度30℃,FeMoO_4质量浓度0.4 g/L,n(Na_2S_2O_8)∶n(苯酚)=25∶1,6 h内苯酚降解率达97.20%;非均相FeMoO_4活化Na_2S_2O_8体系降解苯酚符合一级反应动力学,反应活化能为53.49 kJ/mol;自由基淬灭实验结果表明,SO_4~–·是降解苯酚的主要氧化剂。     

采用UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)对垃圾渗沥液的预处理实验研究

垃圾渗沥液属于较难处理的废水之一。对玻璃光反应器中紫外光UV分别与双氧水(H_2O_2)和过硫酸盐(S_2O_8~(2-))组合对垃圾渗沥液进行预处理,以提高其可生化性。分别在UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)体系下,研究了H_2O_2和S_2O_8~(2-)的试剂用量、辐照时间等因素对COD、TOC及色度等去除率的影响。实验结果表明,UV/H_2O_2对COD、TOC和色度的最高去除率分别为15.8%、6.9%和39.1%。而采用UV/S_2O_8~(2-)法对COD、TOC和色度的最高去除率分别为23.9%、18.7%及63.7%。     

Fe~(2+)/H_2O_2体系O_2生成路径

掌握Fe~(2+)/H_2O_2体系O_2的生成路径,可为避免H_2O_2无效分解,开发经济高效的Fe~(2+)/H_2O_2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Fe~(2+)/H_2O_2体系内各种自由基对O_2生成速率的影响,进而确定O_2的生成路径。结果表明:Fe~(2+)/H_2O_2体系内不会产生大量O_2~-·,O_2~-·不是生成O_2的主要反应物质;·OH被全部捕获后,体系中仍产生大量HO_2·,但此时无O_2生成,证明生成O_2的反应由·OH和HO_2·两种自由基直接参与。分析认为反应·OH+HO_2=H_2O+O_2是Fe~(2+)/H_2O_2体系内O_2生成的主要路径。控制Fe~(2+)/H_2O_2体系定向生成·OH,抑制HO_2·的产生,是提高Fe~(2+)/H_2O_2体系中H_2O_2利用率的有效手段。