CuO/过硫酸氢钾体系催化氧化苯酚

本论文通过直接沉淀法制备了CuO催化剂,结合过硫酸氢钾,在常温常压下催化氧化处理苯酚模拟废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)对催化剂进行了表征,并研究了反应过程中各影响因素对降解效率的影响。实验结果表明,在催化剂用量为0.2 g/L,氧化剂浓度为0.25 g/L,pH值为7,反应时间为60 min的条件下,浓度为50 mg/L的苯酚降解率可达100%,TOC去除率达84%。进一步实验表明,催化剂具有良好的重复使用能力。最后,通过自由基捕捉实验,考察了体系中的自由基种类,并根据实验结果,讨论了CuO/过硫酸氢钾体系的催化降解机理。     

钴铜铁三元类水滑石材料催化过硫酸氢钾复合盐降解苯酚

采用共沉淀法制备过渡金属钴、铜、铁组成的钴铜铁三元类水滑石材料(CoCuFe-LDH),用于催化过硫酸氢钾复合盐(PMS)降解水中苯酚,并考察了初始pH、CoCuFe-LDH催化剂投加量、PMS用量对苯酚降解效率的影响。实验结果表明:CoCuFeLDH对PMS的催化活性较高;在pH为中性,催化剂为0.20g/L,PMS为2.5mmol/L,苯酚为50mg/L的条件下处理60min,苯酚的去除率可达96%;当催化剂投加量分别为0.05、0.10、0.15g/L,反应40min时,苯酚的去除率分别为76%、82%和91%。自由基猝灭实验表明,CoCuFe-LDH/PMS催化体系中存在硫酸根自由基和羟基自由基,但硫酸根自由基为主要活性自由基。     

微波催化剂CuO/AC微波催化氧化降解废水中的苯酚

通过浸渍法制备了CuO/AC作为微波催化剂,并采用XRD、FT-IR进行表征分析。考察了CuO担载量,微波催化剂用量、微波功率、辐照时间、pH值等因素对苯酚废水去除率的影响。结果表明,在微波功率600 W条件下,使用3 g CuO担载量0.5%的CuO/AC催化剂处理100 m L初始浓度为500 mg/L的苯酚模拟废水,反应18 min,去除率可达99.42%,相应TOC去除率为90.4%。通过添加不同氧化基团清除剂的实验发现,反应过程中产生了羟基自由基(·OH)。而添加大量H2O2或持续鼓入O2并不能有效提高苯酚的去除率。同时,还对微波催化氧化降解苯酚废水进行了动力学分析,发现其符合一级动力学方程模型,并得出表观速度常数随微波功率密度增加而增大的关系。     

FeAlO_x/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

FeAlOx/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物(FeAlOx/MMT)用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

Fe~(2+)活化过硫酸氢钾复合盐降解吲哚美辛

通过亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐产生氧化性的硫酸根自由基,以吲哚美辛(IM)为目标污染物,研究了不同亚铁离子浓度和过硫酸氢钾浓度,以及加入Cl~-离子和腐殖酸对吲哚美辛降解情况的影响。结果表明,[IM]∶[PMS]∶[Fe~(2+)]=1∶2∶2条件下,IM的去除率接近100%;低浓度的Cl~-抑制吲哚美辛的降解,高浓度则为促进作用;而腐殖酸都在不同程度上抑制了吲哚美辛的降解。经淬灭实验表明,亚铁离子活化过硫酸氢钾降解吲哚美辛中起主要作用的自由基是SO~-_4·。该方法能在短时间内高效降解吲哚美辛,为实际废水中吲哚美辛去除提供参考。     

固体超强酸SO42-/TiO2-SnO2／Ce4+ 光催化降解含酚废水

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO24-/TiO2-SnO2/Ce4+,并用XRD、SEM等方法对其结构进行了表征。以苯酚的光催化降解为反应模型,确定了最佳的工艺条件和催化剂再生方法。结果表明:在pH值为6,苯酚初始浓度为50mg/L,催化剂投加量4 g/L,光照距离12 cm,光照时间为150 min,降解率达67.73%,添加助催化剂H2O2后,反应60 min,苯酚降解率达到86.33%,催化剂的最佳再生方法是先用1 mol/L的硫酸浸渍24 h后,在450℃下焙烧6 h。     

NiO/AC催化臭氧氧化去除水中的苯酚

采用低温湿式浸渍法制备了负载氧化镍/活性炭(简称NiO/AC)催化剂。在不同pH、叔丁醇浓度等条件下,对NiO/AC与臭氧联合催化臭氧氧化苯酚的降解效果等进行了研究。用XRD、SEM及BET技术分析了活性炭与催化剂的组成、形貌及结构变化。结果表明,镍以棒状氧化镍的形式负载在活性炭表面,与AC相比,NiO/AC比表面积减少了47.9%。在O3/NiO/AC与苯酚的反应体系中,反应遵循羟基自由基(HO.)机理,苯酚的去除率比单独臭氧氧化提高了29%,且与溶液pH呈正相关。NiO/AC催化性能较稳定,镍离子最大析出浓度仅为7 mg/L,可重复使用。     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

CuO/ZnO复合光催化剂降解海水养殖废水中盐酸四环素

为降解海水养殖废水中盐酸四环素,采用沉淀法自制CuO/ZnO复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段对其进行表征,得到CuO/ZnO复合光催化剂的粒径、外貌特征以及光吸收范围。可见光照射下,考察了CuO/ZnO复合光催化剂投加量、煅烧温度、掺杂比(ZnO和CuO摩尔比)、过氧化氢浓度、反应时间以及盐酸四环素初始浓度6项因素对光催化降解海水养殖废水中盐酸四环素的影响。通过正交试验得到CuO/ZnO复合光催化剂降解盐酸四环素的优化反应条件为:海水养殖废水中含有的盐酸四环素初始质量浓度为0.025g/L,过氧化氢质量浓度为0.5g/L,掺杂比为10∶1,煅烧温度为550℃,CuO/ZnO复合光催化剂投加量为0.15g/L,可见光下反应3.5h。在此条件下海水养殖废水中盐酸四环素的平均去除率可达93.01%。     

Application of pier waste sludge for catalytic activation of proxy-monosulfate and phenol elimination from a petrochemical wastewater

This investigation aimed to remove phenol from real wastewater (taken from a petrochemical company) by activating peroxy-monosulfate (PMS) using catalysts extracted from pier waste sludge. The physical and chemical properties of the catalyst were evaluated by FE-SEM/EDS, XRD, FTIR, and TGA/DTG tests. The functional groups of O–H, C–H, CO₃^2?, C–H, C–O, N–H, and C–N were identified on the catalyst surface. Also, the crystallinity of the catalyst before and after reaction with petrochemical wastewater was 103.4 nm and 55.8 nm, respectively. Operational parameters of pH (3–9), catalyst dose (0–100 mg/L), phenol concentration (50–250 mg/L), and PMS concentration (0–250 mg/L) were tested to remove phenol. The highest phenol removal rate (94%) was obtained at pH=3, catalyst dose of 80 mg/L, phenol concentration of 50 mg/L, PMS concentration of 150 mg/L, and contact time of 150 min. Phenol decomposition in petrochemical wastewater followed the first-order kinetics (k> 0.008 min^?1, R²> 0.94). Changes in pH factor were very effective on phenol removal efficiency, and maximum efficiency (≈83%) was achieved in pH 3. The catalyst stability test was performed for up to five cycles, and phenol removal in the fifth cycle was reduced to 42%. Also, the energy consumption in this study was 77.69 kW h/m³. According to the results, the pier waste sludge catalyst/PMS system is a critical process for eliminating phenol from petrochemical wastewater.

     

活性炭负载Fe^3＋催化H2O2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3＋负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度〉催化剂投加量〉H2O2投加量〉溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3＋浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。     

固体超强酸SO4^2-／TiO2-SnO2／Ce^4＋光催化降解含酚废水

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO4^2-／TiO2-SnO2／Ce^4＋，并用XRD、SEM等方法对其结构进行了表征。以苯酚的光催化降解为反应模型，确定了最佳的工艺条件和催化剂再生方法。结果表明：在pH值为6，苯酚初始浓度为50mg／L，催化剂投加量4g／L，光照距离12cm，光照时间为150min，降解率达67．73％，添加助催化剂H2O2后，反应60min，苯酚降解率达到86．33％，催化剂的最佳再生方法是先用1mol／L的硫酸浸渍24h后，在450℃下焙烧6h。     

SO2-4/TiO2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明:随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温(<550℃)焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时(>550℃)SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

Titania-supported silver-based bimetallic nanoparticles as photocatalysts

Photocatalytic process has shown recently a great potential as an environmental friendly and clean remediation technology for organic pollutants in wastewater. This work described the synthesis of silver-based bimetallic nanoparticles using colloid chemistry and the subsequent immobilization onto titania to form composite photocatalytic materials (titania-supported Ag–Pt nanoparticles). The photocatalysts were characterized by X-ray diffraction, electron microscopy, and nitrogen physisorption. The catalytic activity of the photocatalysts was evaluated by photocatalytic degradation of phenol and 2-chlorophenol (2-CP) in synthetic wastewater solutions. The photocatalytic processes were conducted in a batch photoreactor containing appropriate solutions of phenol and 2-CP with UV irradiation of 450 W. UV-visible spectrophotometer was used for analyzing the concentration of phenol and 2-CP in solutions. Parameters affecting the photocatalytic process such as the solution pH, phenol and 2-CP concentrations, and catalyst concentration were investigated. The results obtained revealed that TiO₂-supported Ag/Pt nanoparticles showed a higher activity for UV-photocatalytic degradation of both phenol and 2-CP pollutants in the solution (as compared to the plain rutile TiO₂). The photodegradation processes were optimized by the 0.5-g/L catalyst with a pollutant concentration of 50 mg/L for all the samples. Complete degradation for both phenol and 2-CP was achieved after 120 min.     

Fe (III) supported on resin as effective catalyst for the heterogeneous oxidation of phenol in aqueous solution

FeIII supported on resin as an effective catalyst for oxidation was prepared and applied for the degradation of aqueous phenol. Phenol was selected as a model pollutant and the catalytic oxidation was carried out in a batch reactor using hydrogen peroxide as the oxidant. The influent factors on oxidation, such as catalyst dosage, H2O2 concentration, pH, and phenol concentration were examined by considering both phenol conversion and chemical oxygen demand (COD) removal. The FeIII-resin catalyst possesses a high oxidation activity for phenol degradation in aqueous solution. The experimental results of this study show that almost 100% phenol conversion and over 80% COD removal can be achieved with the FeIII-resin catalyst catalytic oxidation system. A series of prepared resin were investigated for improving the oxidation efficiency. It was found that the reaction temperature and initial pH in solution significantly affected both of phenol conversion and COD removal efficiency. The activity of the catalyst significantly decreased at high pH, which was similar to the Fenton-like reaction mechanism. Results in this study indicate that the FeIII-resin catalytic oxidation process is an efficient method for the treatment of phenolic wastewater.     

LiFePO4非均相Fenton法处理亚甲基蓝染料的研究

采用水热法制备出LiFePO4催化剂,通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行表征,并将其作为非均相Fenton催化剂处理亚甲基蓝(MB)染料溶液。实验结果表明,在催化剂用量为4 g/L,H2O2浓度为0.04 mol/L,pH值为3,温度为50℃,反应时间为60 min的条件下,浓度为500 mg/L的亚甲基蓝脱色率达99%。根据实验结果,讨论了LiFePO4作为非均相Fenton催化剂对亚甲基蓝的降解机理。     

两相分配式生物反应器处理高盐废水中的苯酚

采用新型两相分配式生物反应器(TPPB)和前期研究得到的高效苯酚降解菌对高盐废水中苯酚的降解进行研究,研究中确定煤油为反应系统的最佳有机溶剂,并考察了废水苯酚含量、废水盐度以及搅拌器搅拌速度对苯酚降解的影响。结果表明,反应系统能正常降解苯酚含量为1 000～2 500 mg/L的高盐苯酚废水;反应系统在含盐量为100 g NaCl/L、搅拌速度为50 r/min的运行工况条件下,降解时间缩短为52 h,总酚去除率为20.58 mg/(L.h)。     

Vis/Co-TiO_2/KHSO_5体系Fenton-光催化协同降解苯酚

通过溶胶-凝胶法制备了同时具有可见光(Vis)光催化和Fenton催化双重活性的Co-TiO2催化剂。通过对比Vis/Co-TiO2/KHSO5、Co-TiO2/KHSO5和Vis/Co-TiO23种体系对苯酚的降解效果,Vis/Co-TiO2/KHSO5表现出明显的Fenton-光催化协同作用。进一步研究pH值、KHSO5与苯酚摩尔比(nKHSO5∶nC6H6O)和Co-TiO2投加量(mCo-TiO2)对Fenton-光催化协同降解苯酚效果的影响。结果表明,pH=6.9、nKHSO5∶nC6H6O=10∶1、mCo-TiO2=1.0 g/L时,降解率达100%。最后,结合XRD、XPS和UV-DRS等手段和催化活性实验数据分析了Vis/Co-TiO2/KHSO5体系的催化机理。     

LiFePO_4非均相Fenton法处理亚甲基蓝染料的研究

采用水热法制备出LiFePO4催化剂,通过电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅立叶红外光谱（FTIR）对其进行表征,并将其作为非均相Fenton催化剂处理亚甲基蓝（MB）染料溶液。实验结果表明,在催化剂用量为4 g/L,H2O2浓度为0.04 mol/L,pH值为3,温度为50℃,反应时间为60 min的条件下,浓度为500 mg/L的亚甲基蓝脱色率达99%。根据实验结果,讨论了LiFePO4作为非均相Fenton催化剂对亚甲基蓝的降解机理。