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...     

湿式过氧化氢催化氧化降解喹啉及其机理

采用浸渍法制备了负载型铜铁氧化物催化剂,并以喹啉为目标污染物,建立了湿式过氧化氢催化氧化(CWPO)体系.研究了反应温度、初始pH、H₂O₂和催化剂投加量对喹啉去除效果的影响,并分析了CWPO体系中 的作用及喹啉的降解路径.结果表明,CWPO对喹啉具有很好的去除效果,反应30 min喹啉的去除率可达到100%,反应60 min矿化率可达到88.34%.确定了最佳反应温度为80℃,初始pH为7,H₂O₂和催化剂投加量分别为29.15 mmol·L^-1和4 g·L^-1. 氧化在CWPO降解喹啉体系中起主导作用,其平均产生速率为1.69×10^-6 mmol·L^-1·min^-1.推测了CWPO降解喹啉的4种可能路径,在中性和酸性条件下,分别生成以吡啶环或苯环为主的中间产物.     

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。     

臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理

研究了臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理。实验采集了国内典型煤化工企业高盐废水,明确了水中盐离子的组成及含量;制备高盐性臭氧催化剂,研究了不同活性组分对臭氧催化氧化效率的影响,确定了最佳的臭氧催化剂;对臭氧催化剂开展表征分析,明确催化剂表观形貌、元素组成及负载情况;最后采用甲酸模拟水样,研究臭氧催化氧化作用方式、臭氧衰减率变化、羟基自由基（·OH）变化、H₂O₂变化及超氧自由基（·O₂^-）变化,明确臭氧催化氧化作用机理及反应历程。结果表明：煤化工高盐废水阳离子主要为钠离子,其次是钾离子、钙离子、镁离子;阴离子主要为氯离子、硫酸根,其次是硝酸根离子;通过研究不同活性组分对臭氧催化氧化效率确定最佳催化剂为SiO₂/Al₂O₃-Fe₂O₃。对催化剂开展表征分析发现：催化剂载体为硅铝复合氧化物,铁作为活性组分均匀负载于载体上。臭氧催化氧化降解机理研究发现：臭氧催化氧化过程遵从羟基自由基作用机理,O₃通过衰减产生羟基自由基,而催化剂的加入促进了·OH生成;反应过程中产生的H₂O₂量与·?OH有关,·?OH越多,H₂O₂产生量越多,但·O₂^-的产生与·OH没关系。     

复合催化剂Bi5O7I/g-C3N4的制备及其光催化降解盐酸四环素的研究

以三聚氰胺、五水合硝酸铋和碘化钾等为原料合成了一系列不同质量分数的复合催化剂Bi₅O₇I/g-C₃N₄,利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis等手段对其进行表征。研究了不同质量分数的复合催化剂Bi₅O₇I/g-C₃N₄光催化降解盐酸四环素的活性,并对其光催化反应机理进行了探索。结果表明,所制备的Bi₅O₇I/g-C₃N₄复合催化剂具有中空结构,其禁带宽度减小,光催化效率提高;在所有样品中Bi₅O₇I/g-C₃N₄-5%催化活性最高;在降解过程中起主要作用的活性基团是超氧自由基（·O^-₂）,其次是羟基自由基（·OH）,作用最小的是空穴（h⁺）。     

基于紫外的高级氧化技术去除水中NDMA的研究

采用两种基于紫外的高级氧化技术—紫外/过氧化氢(UV/H₂O₂)和紫外/过硫酸盐(UV/PS)降解亚硝基二甲胺(NDMA),并考察氧化剂投加量、pH、溶解氧、光照强度等反应条件对NDMA降解效果的影响。结果表明,UV/PS和UV/H₂O₂对NDMA的去除率在一定范围内都会随着氧化剂投加量和光照强度的增加而升高,且增加光照强度对NDMA去除率的促进效果要好于增加氧化剂投加量。对于UV/PS,弱酸性条件下对NDMA的去除效果最好,K_obs为0.010 4 min^-1;而对于UV/H₂O₂,强碱性条件下对NDMA的去除效果最佳,K_obs为0.015 3 min^-1。对反应机理的分析表明,NDMA受到紫外光辐射或者是氧化性自由基(·OH或·SO₄^-)进攻时,分子中的N—N键断裂,生成二甲胺和亚硝酸盐,二甲胺会被进一步降解生成甲胺且最终...     

焦粉基Fe3O4/C诱导铜盐还原耦合化学沉淀法脱除废水硫氰酸盐

煤焦化过程中产生大量酚-氰-硫氰酸盐等组分复杂的工业废水，对水体生态环境具有潜在危害，研究高效的含硫氰酸盐废水处理技术具有积极的经济、环保意义。以焦粉固废为碳源，采用等体积浸渍，结合限热碳还原法制备磁性Fe₃O₄/C材料，采用XRD和N₂吸附-脱附技术进行物质结构表征，并应用于诱导铜盐化学沉淀法脱除模拟焦化废水中硫氰酸盐。XRD结果表明，负载的Fe₃O₄平均晶粒尺寸为10.8 nm, Fe₃O₄/C材料比表面积6.8 m²·g^-1。模拟焦化硫氰酸盐废水(浓度为2.5 g·L^-1)处理实验结果显示，在铜盐浓度为0.03 mol·L^-1时，采用铁质量分数20%Fe₃O₄/C催化剂(投加量1.25 g),废水初始pH=5.6,45℃下反应2 h,硫氰酸盐脱除率可达99.84%,催化剂稳定性良好；动力学模拟显示反...     

不同形貌氧化钴活化过一硫酸盐降解硝基酚

通过控制形貌制备具有高活性晶面的金属氧化物可提高硝基酚的降解效果,以硝酸钴和乙酸钴为原料,制备了八面体、立方块和棒状Co₃O₄,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对催化剂进行表征,表明合成的Co₃O₄粒径均匀、纯度较高。以3种不同形貌的Co₃O₄为催化剂,在pH值为8.0条件下活化过一硫酸盐（PMS）降解不同种类的硝基酚,采用高效液相色谱和总有机碳分析仪测定反应前后硝基酚和总有机碳含量（TOC）变化。3种Co₃O₄在Co₃O₄/PMS体系降解硝基酚时表现出不同的催化活性：棒状Co₃O₄ > 立方块Co₃O₄ > 八面体Co₃O₄,并且对不同硝基酚的降解效率存在显著的差异性。3种Co₃O₄在pH值为8.0下活化PMS所析出的Co²⁺含量较低,且均表现出良好的循环利用性。自由基淬灭实验和电子自旋共振（ESR）测试表明Co₃O₄/PMS体系降解硝基酚是通过自由基和非自由基机制共同协作完成的,起作用的活性氧化物种主要为羟基自由基（·OH）、硫酸根自由基（SO₄^·-）和单线态氧（¹O₂）。     

AgBr/Zn3(OH)2V2O7·2H2O可见光催化降解亚甲基蓝溶液

采用水热和沉淀两步合成法制备AgBr/Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O催化剂,研究其在可见光下降解亚甲基蓝溶液的性能,并考察催化剂用量、亚甲基蓝溶液初始浓度、pH值以及盐浓度对光催化性能的影响,评价AgBr/Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O催化剂的重复使用性能。结果表明,在前驱液pH为10、120 ℃水热10 h、Ag与Br物质的量比为0.20条件下制备的复合催化剂在可见光下反应120 min后,1.0 g·L^-1的催化剂对10 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液脱色率达到85.2%。NaCl对亚甲基蓝的降解起抑制作用,Na₂SO₄对亚甲基蓝的降解起促进作用。催化剂重复使用4次后,光照120 min后的亚甲基蓝溶液脱色率可达66.4%。催化剂对不同初始浓度亚甲基蓝溶液的光催化降解符合一级动力学模型。     

菌渣生物炭负载四氧化三铁催化降解罗丹明B

考虑到催化剂载体的高成本，寻求廉价的载体制备方案合成催化剂具有重要意义。通过热解青霉素菌渣制备多孔生物炭载体，以共沉淀法负载四氧化三铁，合成催化剂Fe₃O₄@PRBC。通过SEM、XRD、FT-IR和孔隙结构分析对催化剂进行表征，并以罗丹明B(Rh B)为目标降解污染物，考察了不同体系、催化剂用量、双氧水用量、溶液pH和RhB浓度对处理效果的影响。结果显示，四氧化三铁成功负载于生物炭上，Fe₃O₄@PRBC表面呈粗糙多孔状，比表面积达到1 210.54 m²/g。其中H₂O₂/Fe₃O₄@PRBC体系表现出突出的催化性能，当Fe₃O₄@PRBC用量为0.8 g/L、双氧水用量为30 mmol/L时、在pH=3～11时，Rh B的降解率均超过90%。催化循环4次，降解率仍能达到90%。自由基淬灭实验显示，催化降解Rh B的主要活性物质为·OH和·O<...     

Mn-Ti-Mg/Al2O3催化臭氧氧化处理煤化工废水

以浸渍法制备金属复合催化剂Mn-Ti-Mg/Al₂O₃，采用SEM-EDS、XPS、BET对复合催化剂的表观形貌、原子组成、金属元素的存在状态、比表面积和平均孔径进行表征，并测定了其pH_zpc。之后将其作为多相催化剂用于催化臭氧氧化处理煤化工废水，对其催化效果进行研究，考察了催化剂投加量、O₃流速、溶液初始pH对其催化效能的影响，并对其稳定性进行了研究。结果表明，Mn-Ti-Mg/Al₂O₃复合催化剂对于催化臭氧氧化处理煤化工废水效果较好，催化剂投加量和臭氧流速的增加有利于提高煤化工废水COD的去除率，废水在碱性条件下更易被处理。经过催化臭氧氧化处理之后，废水的pH显著降低，导致催化剂中金属活性成分溶出，催化剂活性降低。在温度22℃、溶液初始pH 7.8、催化剂投加质量浓度10 g/L、臭氧流速1.0 mg/min、反应时间40 min条件下，采用Mn-Ti-Mg/Al₂O₃催化臭氧氧化处理煤化工废水，处理后废水...     

臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水有机物的试验研究

为实现臭氧催化氧化高效去除煤焦化高盐废水中的有机物，分别采用浸渍法、混合法、喷涂法制备Fe-Al₂O₃催化剂，开展工艺优化试验以确定最优工艺参数，并对臭氧催化剂开展连续效果评价。结果表明：采用浸渍法制备的Fe-Al₂O₃催化剂对COD去除率最高，活性组分Fe₂O₃均匀负载于载体表面，粒径以30～40 nm居多；该催化剂比表面积为231.699 m²/g，孔容为0.414 cm³/g，介孔约占90%。臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水的最佳工艺参数为：催化剂投加量800 mg/L，臭氧质量浓度200 mg/L，臭氧通气量1.5 L/min，在此条件下连续运行100 h,COD的去除率稳定在51%～54%，该Fe-Al₂O₃催化剂具有良好的催化稳定性。     

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。     

Fe2O3-CuO/ZSM-5催化剂催化低浓度瓦斯制甲醇

采用催化氧化的方法,将煤矿抽采瓦斯制成高价值的化学品或液体燃料甲醇是其综合利用的一个发展方向。寻找对瓦斯转化具有较好的催化效果,且能替代贵金属催化剂的普通催化剂是瓦斯催化氧化制甲醇的研究重点。本文以硝酸铁、硝酸铜和ZSM-5分子筛为原料,采用离子交换法制备了Fe₂O₃/ZSM-5、CuO/ZSM-5和Fe₂O₃-CuO/ZSM-5催化剂,并在乙酸溶剂中考察了3种催化剂催化低浓度瓦斯部分氧化合成甲醇的性能。结果表明,Fe₂O₃/ZSM-5、CuO/ZSM-5和Fe₂O₃-CuO/ZSM-5对瓦斯部分氧化制甲醇反应均有催化活性,但Fe₂O₃-CuO/ZSM-5的催化效果最明显,且Fe、Cu负载量对催化剂的催化活性影响较为显著,Fe和Cu的最佳理论负载量分别为4.21%和3.22%。在Fe₂O₃-CuO/ZSM-5(x_Fe=4.21%,x_Cu=3.22%)添加量为0.1g、乙酸溶剂用量30mL的条件下,Fe₂O₃-CuO/ZSM-5催化甲烷体积分数为20%配制瓦斯制甲醇的最佳反应条件为初始反应压力4.0MPa、反应温度200℃、反应时间3h。     

臭氧催化氧化处理焦化废水尾水的催化剂适配研究

为解决焦化废水尾水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,通过臭氧催化氧化实验探索了载体和活性组分种类对COD去除率的影响,并对去除效率最高效的催化剂进行了表征分析。结果表明：BET分析发现Mn-Ni/γ-Al₂O₃(n_Mn∶n_Ni=2∶1)保留了γ-Al₂O₃的介孔结构,具有较大的表面积和孔体积,但负载后催化剂的比表面积和孔体积都有所降低,孔径变大;XPS和XRD分析发现锰主要以α-MnO₂形式存在,镍主要以复合价态存在,且二者存在强烈的相互作用;煅烧温度为450℃,煅烧时间为4 h,活性氧化铝载体催化活性最高;单组分催化剂相比于多组分催化剂,催化活性较低,其中Mn-Ni/γ-Al₂O₃的催化活性最好,60 min COD的去除率能达到43.26%,且重复使用6次后,COD的去除率仍达35.65%,催化活性仅降低17.60%,且Mn和Ni溶出量较低...     

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...     

富氧空位Co3O4纳米线的制备及其电解水性能研究

在室温下利用NaBH₄溶液还原Co₃O₄纳米线获得富含氧空位（V_O）的三维自支撑纳米线阵列用作全水解电催化剂,其中NaBH₄处理10 min的Co₃O₄/NF在碱性介质中对析氧反应（OER）和析氢反应（HER）表现出很高的活性,在10 mA·cm^-2电流密度下分别仅需240和132 mV的过电位。V_O-Co₃O₄/NF同时作为阴极和阳极电催化剂时,在10 mA·cm^-2下电解水槽电压仅为1.63 V,其耐久性可达60 h以上。该工作为富含氧空位结构的过渡金属氧化物双功能电催化剂的制备提供了新的方法和思路。     

CuCe氧化物催化剂的制备及CWPO降解双酚A废水研究

为解决Fenton法存在活性组分流失及通常在pH 2～3条件下运行的局限性,采用柠檬酸络合法制备了CuCe氧化物催化剂,建立了双酚A非均相催化湿式过氧化氢氧化（CWPO）反应体系。考察了焙烧温度、Cu/Ce摩尔比、H₂O₂用量、双酚A初始浓度和pH对催化剂物化结构和CWPO性能的影响。并分析了可能的降解路径。结果表明：催化剂具有良好的高温稳定性和pH适应性,在pH 1.6～7.9范围内对双酚A都具有较高的降解性能,不需要调节pH。在焙烧温度450℃、Cu/Ce摩尔比1.0、催化剂用量1 g·L^-1、H₂O₂用量196 mmol·L^-1、BPA浓度152 mg·L^-1、pH 6.6、反应温度75℃、反应95 min后,BPA和TOC去除率分别为91.8%和84.5%,Cu²⁺析出浓度为19.3 mg·L^-1。推测了双酚A可能的降解路径。     

双膜强化类Fenton工艺处理制浆废水的研究

类Fenton工艺又称非均相Fenton工艺,主要用于降解废水COD,可避免传统Fenton工艺产生的铁泥问题,但双氧水利用率尚有待提高。采用1个陶瓷膜分布H₂O₂,另1个陶瓷膜分离催化剂,构成双膜促进的非均相Fenton新工艺,考察了不同催化剂对制浆废水中COD的降解效果,优化了H₂O₂进料速率和反应渗透通量,分析了催化剂的稳定性和陶瓷膜污染情况。结果表明,自制立方体结构的Cu₂O对制浆废水中COD降解效果最佳,当Cu₂O添加量为1 g·L^-1,H₂O₂加入量为0.8 ml·L^-1,反应温度为30℃,反应渗透通量为137 L·m^-2·h^-1时,RO（Ⅰ）～RO（Ⅳ）4种废水的COD降解量分别为11、130、291和417 mg·L^-1,H₂O₂的利用率分别为9%、106%、232%、334%,H₂O₂利用率大于100%的主要原因是废水中大量的氯离子与铜催化剂作用产生氯自由基参与了降解反应,COD降解量与Cl-含量呈现线性关系,并且COD降解率随膜渗透通量的减小而增大。360 min的连续运行表明陶瓷膜分布器在非均相Fenton反应过程中会形成可逆滤饼层,膜污染较小,COD降解率稳定保持在65%以上。随着制浆废水中盐浓度的增大,Cu₂O催化剂稳定性变差,Cu离子的溶出量增大。陶瓷膜可以强化非均相Fenton工艺处理制浆废水效果,提高双氧水的利用率和连续运行的稳定性。     

磁性四氧化三铁/钒酸铋/二氧化钛纳米晶的制备及光催化性能表征

以硫酸氧钛、偏钒酸铵和氯化亚铁等试剂为原料，制备磁性二氧化钛钒酸铋(Fe₃O₄-TiO₂-BiVO₄)复合光催化剂，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其进行表征。以刚果红为模拟降解对象，在可见光照射下，使用质量均为0.05 g的磁性二氧化钛钒酸铋对浓度20 mg·L^-1的刚果红溶液进行光催化降解，结果表明，在自然光光照240 min条件下，降解率达70.0%。