碳纳米管活化过硫酸盐降解污染物的研究进展

概述了碳纳米管（CNT）活化过硫酸盐降解水中污染物的研究进展。从N原子掺杂、含氧官能团调控、缺陷程度调控、与金属复合等方面系统总结了CNT材料激活过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS）降解有机污染物的性能及其构-效关系,针对CNT材料循环稳定性不佳的问题,提出了可能的原因和再生方法,并详细讨论了CNT材料去除有机污染物的可能反应机理和鉴别方法,最后提出了CNT材料在环境修复领域的应用潜力和未来研究方向。     

磁改性海泡石催化过二硫酸盐降解双酚A

为有效去除水中内分泌干扰物,采用共沉淀法合成海泡石负载纳米Fe_3O_4催化剂,催化过二硫酸盐去除水中双酚A(BPA).通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸脱附仪等对催化剂进行表征,考察不同温度和溶液pH对催化剂吸附性能的影响,研究催化剂和过硫酸盐投量对BPA去除效果的影响.结果表明,高比表面积的催化剂可对BPA有效吸附,平衡吸附量随着温度升高而降低,室温下可达11.6 mg/g.当催化剂投量为2 g/L、过硫酸钾(PDS)投量为4 000 mg/L、溶液pH为5时,体系可在20 min内完全降解30 mg/L的BPA.催化剂可通过外加磁场进行回收,且重复使用5次之后,60 min降解率仅下降了2.7%.机理推断认为体系内BPA的降解过程由吸附-氧化耦合反应实现,被吸附的BPA分子可在催化剂表面被生成的自由基原位降解.本研究首次将磁改性海泡石作为催化过硫酸盐的高级氧化体系催化剂使用,并认为吸附-氧化耦合式的降解途径可以有效提高自由基利用率,为去除水中痕量有机污染物的催化氧化体系设计提供了新的思路和方向.     

紫外激活过硫酸盐降解水中双氯芬酸钠

为解决传统工艺难以有效去除水中有机污染物的问题,采用紫外激活过硫酸盐工艺去除水中典型PPCPs类物质双氯芬酸钠,考察双氯芬酸钠初始质量浓度、过硫酸盐(PS)投加量、溶液pH、阴离子质量浓度和腐殖酸(HA)投加量多种因素对紫外(UV)激活PS去除双氯芬酸钠的影响,并分析反应后中间产物可能的降解路径.结果表明:该工艺降解双氯芬酸钠与准一级动力学模型相符(R~2≥0.95),准一级反应速率常数随双氯芬酸钠初始质量浓度增加而减小,但随PS投加量的增加双氯芬酸钠的降解速率快速增大.不同的pH环境对双氯芬酸钠的降解有一定影响,溶液pH从酸性到碱性的过程中,反应速率常数的总体趋势增大.溶液中的阴离子会对系统降解双氯芬酸钠产生影响,碳酸氢根离子总体呈促进作用,氯离子呈抑制作用.HA的存在对系统去除双氯芬酸钠有较强抑制作用.SO_4~-·可能与双氯芬酸钠分子发生去羧基、去羟基等反应,主要生成N-苯基-2,6-二氯苯胺、1-(2,6-二氯苯基)-2吲哚酮、2-二氢吲哚酮及醛类物质等中间产物.     

电化学/过硫酸盐耦合体系降解水中有机药物卡马西平

采用电化学/过硫酸盐耦合体系（E-PS过程）降解水中的有机药物卡马西平（CBZ）。实验采用了分批模式进行,研究了温度、过硫酸钠浓度、初始pH值、电压等因素对E-PS过程降解CBZ的影响。反应100 min后,单独过硫酸钠、电解和E-PS过程对卡马西平的降解率分别为25.5%、59.3%、78.1%,TOC去除率分别为8.25%、23.48%、26.68%。升高温度可以有效提高CBZ的降解率。反应100 min后,在288 K,CBZ降解率为60.2%;在298 K,CBZ降解率达到78.1%;而在308 K,CBZ降解率为90.1%。CBZ的降解率随着过硫酸盐浓度的增加而提高。当过硫酸盐浓度为40 g/L时,反应100 min,CBZ降解率达94.7%。初始pH值对CBZ降解率的影响为pH 3.0 >pH 5.0 >pH 7.0;电压对CBZ降解率的影响为6 V >5 V >4 V。     

阴极电场活化过硫酸盐原位再生饱和活性炭纤维

针对传统电再生活性炭过程中存在的高能耗、再生液二次污染严重等问题,采用阴极电场活化过硫酸盐原位再生苯酚饱和活性炭纤维(ACF),考察ACF的再生效能以及再生液中污染物的降解效能.通过Langmuir和Freundlich吸附等温模型对ACF吸附的过程进行拟合;探究电流密度、过硫酸盐浓度、再生时间对电阴极/过硫酸盐再生体...     

铁盐改性蒙脱土活化过一硫酸盐去除水中双酚A效能与机理

有机微污染物是饮用水处理的新兴难题,过一硫酸盐氧化是去除有机微污染物的有效途径,但存在催化剂成本高、制备和再生过程复杂等问题。本文尝试利用三价铁盐改性后的蒙脱土（Fe-MMT）作为过一硫酸盐催化剂,研究Fe-MMT活化过一硫酸盐（PMS）降解饮用水中双酚A的规律和效能。实验结果表明:双酚A能够快速吸附到Fe-MMT表面,并在1 h内的去除率高达96.4%。分析认为,Fe-MMT的纳米级层间距加速了Fe³⁺与PMS间的电子转移,有利于PMS活化分解产生HO·和SO₄·^-自由基,导致水中双酚A快速降解。此外,Fe-MMT的层状结构能够有效抑制水中背景腐殖酸成分对PMS活化的影响。铁盐改性蒙脱土的制备和再生过程简单,可作为过一硫酸盐催化剂应用于饮用水处理领域。     

热激活过硫酸盐降解水中典型氟喹诺酮抗生素分析

近年来水体中残留的氟喹诺酮类抗生素已经引起了研究者的关注,采用基于热激活生成硫酸根自由基的方式氧化降解水中的典型氟喹诺酮抗生素环丙沙星,研究了温度、过硫酸盐浓度、p H及水中常见离子等影响因子对反应的影响。研究发现在拟一级动力学氧化模型的基础上,建立的二级反应动力学模型具有较好的相关性。随着初始过硫酸钠浓度及反应温度的升高,环丙沙星的降解速率得到升高,而随着反应p H的变化则呈现相反作用,研究得出该反应活化能为(105.25±14.43)k J/mol。水中的Cl-在低浓度时具有抑制作用,在较高浓度的时候具有促进作用,NO3-及PO43-在较高的浓度下会对反应产生抑制作用,而CO32-则在0.01 mol/L的浓度下起到了较大抑制作用。     

硫化纳米零价铁活化过二硫酸盐降解废水中四环素

硫化零价铁(S-nZVI)因其电子传递效率高、选择性好,近年来在水处理领域应用广泛。将硫化零价铁与高级氧化技术结合,可发挥材料优异的催化性能,实现对污染物的高效降解。论文以硫脲为硫源制备高活性硫化纳米零价铁,构建S-nZVI活化过二硫酸盐(PDS)高级氧化体系实现对四环素的高效降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征方法对S-nZVI的组成结构和表面形貌进行分析,考察硫铁摩尔比(S/Fe)、硫化时间、S-nZVI投加量、PDS浓度、溶液初始pH和共存离子对TC降解的影响作用,通过活性物种淬灭实验和电子顺磁共振实验（EPR）探究自由基和非自由基活性物质对TC的降解作用,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析TC降解的可能路径。试验结果表明：纳米零价铁(nZVI)经硫化改性后,比表面积增大,铁(Fe)和硫(S)均匀地分布在材料表面;S/Fe对TC降解的影响作用较小,TC降解率与S-nZVI投加量和PDS浓度呈正相关,但随着硫化时间升高呈现降低趋势;S-nZVI/PDS体系在较宽pH范围内(pH=5~9)均具有较优的TC降解效果;反应溶液中存在不同阴离子时,TC降解率受到不同程度抑制作用,其中HCO3-抑制作用最为显著;当S/Fe为0.028、硫化时间为2 h、S-nZVI投加量为1 g/L、PDS浓度为2 mmol/L,不调节初始溶液pH时,反应120 min后TC降解率可达94.6%;S-nZVI/PDS体系的活性物种除常见自由基(SO4?-和HO?)外,还包括非自由基活性物质Fe(IV),但Fe(IV)对TC的降解作用较小;TC降解的可能路径主要是通过特定官能团裂解和开环反应进行,最终氧化降解成CO2和H2O。     

纳米CuFe2O4活化过一硫酸盐降解诺氟沙星性能

为研究使用过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术去除水体中微量有机污染物的高效可行方法,通过柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备纳米CuFe_2O_4材料,以其为非均相催化剂,探究CuFe_2O_4/PMS体系对诺氟沙星(NFX)的降解性能.采用X射线衍射仪、电子透射显微镜、BET手段对材料进行表征,考察煅烧温度对纳米CuFe_2O_4结构及催化性能的影响,并试验纳米CuFe_2O_4的重复使用性和稳定性.探讨纳米CuFe_2O_4投加量、PMS浓度、溶液初始pH对CuFe_2O_4/PMS体系降解NFX性能的影响,并探究该体系的氧化活性物种及降解机理.结果表明:制备纳米CuFe_2O_4的最佳煅烧温度为400℃,该温度下纳米CuFe_2O_4晶型较好,比表面积较大,且表现出较高的催化活性;在纳米CuFe_2O_4/PMS体系中,控制NFX初始质量浓度为5 mg/L,最适宜的反应条件为:纳米CuFe_2O_4投加量为0.1 g/L、PMS浓度为0.5 mmol/L、初始溶液pH为9.5,该条件下反应30 min后NFX的去除率高达99%;纳米CuFe_2O_4能有效活化PMS生成·OH和SO_4~-·,SO_4~-·是实现NFX快速降解的主要活性物种.     

软铋矿铁酸铋活化过一硫酸盐降解环丙沙星机理及产物研究

运用共沉淀-低温水热技术制备软铋矿铁酸铋（S-BFO）,构建S-BFO非均相活化过一硫酸盐（PMS）降解环丙沙星（CIP）体系。考察了氧化剂浓度、初始pH、催化剂投加量等关键因素对体系的影响,并模拟天然水体,探究了S-BFO/PMS体系稳定性。实验结果表明：在初始pH、25℃条件下,加入0.675 mmol/L PMS,1000 mg/L的催化剂,初始浓度为5.0 mg/L的CIP经反应60 min后去除率为84.8%。通过活性物质淬灭实验结果,发现体系中对目标有机污染物起主要降解作用的活性物质是单线态氧（1O2）,而不是硫酸根自由基（·SO4-）和羟基自由基（·OH）。通过LC/MS/MS技术检测到了9种CIP降解过程中的主要中间产物,并确定了CIP通过羟基加成反应（路径I）及脱羧反应（路径II）被氧化去除的降解路径。     

钴氮改性石墨烯气凝胶催化PMS降解水中污染物

为探究钴氮改性对石墨烯气凝胶催化过一硫酸盐(PMS)降解污染物性能的影响,以氯化钴和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过冷冻干燥和氨气热退火处理,成功制备了钴氮改性石墨烯气凝胶(Co-NGA)。采用SEM、BET等一系列测试手段对材料的形貌结构、元素组成和化学形态进行表征,并选择对羟基苯甲酸(p-HBA)作为目标污染物,测试气凝胶材料的催化活性。结果表明：石墨烯气凝胶具有独立的块体形貌和联通的三维多孔结构,钴和氮均匀地分布在石墨烯片层表面;当CoCl₂添加量为1.5 mg/mL以及GO质量浓度为2.0 mg/mL时Co-NGA展示出最高的催化活性,在60 min内对p-HBA的去除率超过98%,反应速率常数达到0.096 min^-1,远高于GA(0.008 min^-1)、NGA(0.011 min^-1)和Co-GA(0.019 min^-1)的反应速率常数,在较宽的pH值范围(3～11)和复杂离子环境下均能保持良好的催化活性;Co-NGA/PMS体系是一个以非自由基电子转移为主导的...     

MoS2@FeOOH/陶粒复合材料连续活化过硫酸盐降解磺胺甲恶唑(英文)

在废水处理领域,颗粒间易团聚和材料难回收极大地限制了传统粉末材料的大规模应用。为解决上述问题,本文采用了一种水热法与浸渍法相结合的方法使MoS₂@FeOOH(MF)转移到固体废物衍生的陶粒上,在连续流动条件下,实现了过一硫酸盐(PMS)高效活化降解磺胺甲恶唑(SMX)。陶粒粗糙的表面和丰富的孔隙结构为MF提供了丰富的附着位点,FeOOH、MoS₂和陶粒之间的金属-载体相互作用抑制了Fe离子的浸出。与MoS₂(36.7%)和MF(42.9%)相比,陶粒(MFC)表现出更高的降解率(83.4%)。EPR测试和淬灭实验结果表明,SMX的降解涉及多种活性物质,包括^·OH、SO₄^·-、^·O₂^-和¹O₂,其中以¹O₂为主的非自由基途径占主导地位。此外,通过LC-MS分析检测到降解过程中的10种中间产物,提出了SMX的...