Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料的合成及其对三氯苯的催化降解性能

采用溶剂热制备了氨基功能化纳米Fe_3O_4磁性复合材料(NH2-nFe_3O_4),并进一步通过缩合、配位等反应得到Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料(nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen).通过元素分析(EA)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行了组成、结构、形貌、磁性等表征.结果表明,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen平均粒径为约200 nm,饱和磁化强度为24.8 emu·g-1.催化剂为nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen,研究了其在可见光/H_2O_2类Fenton体系催化降解水中2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的性能.研究发现,当nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen用量≥0.8 g·L~(-1),溶液pH值为4.0—7.0,H_2O_2浓度为8.16—40.8 mmol·L~(-1)时,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen/H_2O_2/可见光体系可以实现对浓度50.0 mg·L~(-1)(253.2 mg·L~(-1))的TCP溶液在5 min内近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.循环使用5次后,该催化体系对TCP的降解率仍能保持95%以上,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen是有优异潜力的水中TCP绿色催化剂.     

新型纳米CeO2催化类Fenton降解盐酸四环素

本研究分别以NaOH和NH_3·H_2O为矿化剂,Ce(NO_3)_3·6H_2O为铈源,采用水热法成功制备两种新型纳米二氧化铈材料(CeO_2-Na与CeO_2-N).XRD、FESEM、Raman和EPR等表征手段以及非均相类Fenton降解盐酸四环素(TCH)性能分析结果表明,与CeO_2-N相比,纳米CeO_2-Na催化剂具有更大的比表面积和更高的表面氧空位浓度,其对TCH的催化性能也优于CeO_2-N.在TCH初始浓度为100 mg·L~(-1),催化剂投加量为0.7 g·L~(-1)和H_2O_2投加量为10 mmol·L~(-1)的条件下,CeO_2-Na/H_2O_2/TCH体系对TCH的去除率达86%,通过简单的热处理可以恢复催化剂的催化活性.TCH的降解机理研究表明,该非均相催化体系中起主要作用的是O~-_2·自由基.本研究为纳米氧化铈催化剂的制备及其非均相类Fenton的应用提供一定的技术和理论参考.     

Fenton法和类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸

本文对Fenton法与类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸(diphenylarsinic acid,DPAA)进行了研究.考察了H2O2投加量和催化剂种类(Fe2+/Fe3+)对红壤及黑土中DPAA降解效果的影响,并采用高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)对降解中间产物进行了初步鉴定.结果显示,针对红壤与黑土分别采用类Fenton法与Fenton法,在H2O2投加浓度为1 mol·L-1,含铁催化剂浓度为0.25 mol·L-1,土水比为1∶3,反应时间为1h的条件下,红壤及黑土中DPAA的降解率均可达到65%以上.HPLC-MS/MS的分析结果表明,DPAA可脱苯环形成降解产物苯砷酸(phenylarsinic acid,PAA),而PAA进一步氧化生成无机砷,这可能是Fenton/类Fenton法降解DPAA的途径之一.     

五氧化二钒类Fenton降解邻苯二甲酸二乙酯的机制研究

发展了基于五氧化二钒(V_2O_5)和过氧化氢(H_2O_2)的新型类Fenton体系,探索了此体系产生羟基(·OH)的机制及降解邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的效率;并考察了V_2O_5投加量、H_2O_2浓度,以及草酸对DEP降解的影响。结果表明,当V_2O_5投加量为0.1 g·L-1,H_2O_2浓度为2.0 mmol·L-1,反应24 h后,对DEP(25 mg·L-1)的降解率可达61.1%,增加或降低V_2O_5投加量和H_2O_2浓度均不利于DEP的降解。利用电子顺磁共振技术(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)耦合5,5-二甲基-1-吡咯啉氮氧化物(DMPO)为捕获剂对反应体系中的主导自由基进行鉴定,发现·OH是体系降解DEP的主要活性物种,利用苯甲酸作为探针分子实现了·OH的间接定量,并初步推测了V_2O_5活化H_2O_2的过程。     

双金属Fe~0-Cu~0的合成及其催化过硫酸钠(PS)降解邻苯二甲酸二丁酯的研究

以铜金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2·12H_2O (Cu-BTC)为前驱体,通过浸渍还原方法成功制备出粒径为20-30 nm的Fe~0-Cu~0双金属催化剂.为评估该双金属催化剂对过硫酸钠(PS)的催化活性,对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)进行氧化降解研究.考察了Fe~0/Cu~0的摩尔比、PS浓度、催化剂用量及初始pH对DBP降解的影响.结果表明在Fe~0/Cu~01.0时,DBP的降解去除率随着双金属催化剂Fe~0/Cu~0摩尔比的增加而增大.DBP的降解率随着PS和Fe~0-Cu~0双金属催化剂浓度的增加而增大,并在PS和Fe~0-Cu~0浓度分别为1.62 mmol·L~(-1)和0.3 g·L~(-1)时达到最佳去除效果.除pH值为7.0外,DBP的降解率随着初始pH值的增加而下降.     

光电Fenton耦合转盘技术处理四环素废水

本实验中,我们开发了一种耦合紫外光催化和转盘技术的电Fenton反应器用于降解含有四环素的有机废水.在该反应器中,O_2首先在旋转的石墨阴极表面发生还原反应生成H_2O_2,随后H_2O_2被催化分解成活性自由基来降解矿化有机物.实验中了考察了pH,阴极电压,转速等实验条件对系统生成H_2O_2能力的影响.结果表明,在pH=3,阴极电压-0.8 V vs.SCE,转速为400 r·min~(-1)条件下,经过75 min反应H_2O_2的积累浓度有最大值(51.5 mg·L~(-1)).实验证明该系统对四环素有较好的降解和矿化效果.以1.0 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)作为催化剂,紫外/电Fenton耦合转盘系统可以在45 min内将初始浓度50 mg·L~(-1)四环素降解94.2%且90 min时TOC的去除率为68.2%.紫外/电Fenton处理效果明显优于电Fenton系统.进一步实验分析发现,紫外线的引入可以通过两种途径来提升电Fenton的处理效果.一方面紫外光可以促进Fe~(3+)还原成Fe~(2+),加速体系铁离子循环,从而提升电Fenton的处理效果;另一方面还可以通过直接激发H_2O_2分解成活性自由基加速降解四环素.     

水体中微污染磺胺嘧啶药物的氧化降解

环境中残留的微量抗生素药物对生态环境的危害和修复越来越受到人们的重视.对广泛使用的广谱抗菌素磺胺嘧啶(SD)微污染水体的Fenton氧化降解进行了研究,探讨了SD、H2O2、Fe2+质量浓度、pH和反应时间对SD降解率的影响.研究结果表明,当SD初始质量浓度为2.0 mg·L-1,水体中添加H2O2、Fe2+至质量浓度分别为30 mg·L-1和1.25 mg·L-1,反应时间为60 min时,降解率可以达到99.8%,说明Fenton法是一种有效的处理微量磺胺嘧啶带来的水体污染的修复方法.     

乙酸钙不动杆菌TS2H对DBP降解特性的研究

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类具有一般毒性和致畸、致突变性的有机化合物,它作为重要的化工原料被大量地用于塑料生产,同时也带来了严重的环境污染问题。文章以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为PAEs生物降解研究的模型物,通过驯化富集培养,分离出1株能降解DBP的乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)TS2H,研究了TS2H对DBP的生物降解特性。结果表明,该菌可在好氧条件下高效降解DBP,在最佳pH值7时,150r·min-1振荡培养48h对DBP初始质量浓度为40mg·L-1的降解率可达到98.64%;TS2H对100mg·L-1内较高质量浓度的DBP均具有较高的降解效能,但当DBP质量浓度达到300mg·L-1时,降解效能受到一定的抑制;加入营养物蛋白胨能促进菌株TS2H对DBP的降解,而葡萄糖和苯甲酸钠的加入对DBP的降解有延缓作用;菌株TS2H在一定浓度的Zn2 、Cd2 和Cu2 条件下仍可较高效地降解DBP。     

分子筛负载Fe3+可见光协助降解有机污染物

通过NaY型分子筛负载Fe3 制备异相Fenton催化剂(FeY),采用FeY在可见光(λ＞420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(DCP).通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、ESR和红外光谱分析,以及总有机碳量(TOC)的跟踪测定,FeY/H2O2体系在可见光照射下能有效地降解RhB,降解反应主要涉及到·OH自由基的产生和参与.RhB/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应270min,RhB脱色率达到100%,TOC去除率达75.6%.DCP/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应150min,DCP降解率达81.0%.利用酶催化反应米氏方程测定催化剂的活性,FeY催化常数Kcat=2.28×105 mol·l-1·min-1.     

Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂制备及对酸性品红的光催化降解效应

本研究采用溶胶凝胶法,以钛酸丁酯[Ti(OC_4H_9)_4]和六水合硝酸锌[Zn(NO_3)_2·6H_2O]为前躯体,六水合硝酸钕[Nd(NO_3)_3·6H_2O]与五水合硝酸铒[Er(NO_3)_3·5H_2O]为掺杂改性材料制备出稀土共掺杂的Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂。以有机染料酸性品红为目标降解物,分别比较加入助催剂H_2O_2与未加助催剂H_2O_2在可见光下同Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂一起对光催化活性的影响。降解实验表明,在可见光照射下,样品1%Nd-1%Er/5%ZnO-TiO_2具有较高的催化活性,其最佳煅烧时间和煅烧温度分别为2 h和550℃;H_2O_2在整个光催化反应体系中充当助催剂,与光催化剂产生协同效应,提高光催化降解酸性品红反应速度。本研究还利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、红外光谱仪(ATI-IR)对所制得的光催化材料进行表征。结果表明经稀土共掺杂改性后的ZnO-TiO_2光催化剂不仅粒径更小,比表面积也更大。     

大环多胺镍配合物催化过氧化氢降解碱性品红催化性能与机理

以大环多胺镍配合物[NiL](ClO_4)_2为催化剂(L=1,8-二甲基-1,3,6,8,10,13六氮杂十四烷),H2O2为氧化剂,碱性品红为底物,研究了催化剂用量、氧化剂投入量、底物浓度、反应溶液pH值、反应温度、常见阴离子和天然有机物对催化反应效率的影响.结果表明,反应体系p H=6,催化剂浓度200μmol·L~(-1),碱性品红浓度15 mg·L~(-1),氧化剂投入量0.12 mol·L~(-1),在50℃下反应催化速率达最大值,10 min内碱性品红脱色率96.7%.通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振测试发现[NiL](ClO_4)_2-H_2O_2反应体系中主要起氧化降解作用的自由基是O_2~-·,并推测反应机理为:过氧化氢与大环多胺镍配位化合物的中心离子镍配位,形成一个五配位的配位化合物,配位化合物在溶液中分解能给出超氧离子,超氧离子降解碱性品红.     

Bi_2MoO_6可见光催化去除4BS染料实验研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和(NH_4)_6M_o7O_(24)·4H_20为原料,采用预超声-水热法合成可见光催化剂Bi_2MoO_6,考察了在可见光催化条件下,催化剂的用量、污染物初始浓度、溶液pH值等因素对偶氮染料直接耐酸大红4BS去除效果的影响.结果表明,4Bs溶液初始浓度为20mg·l~(-1)、原始pH值6.90条件下,催化剂的最佳投加量为2g·l~(-1),光照60min后,4BS去除率达到92.7%;在实验浓度20-100mg·l~(-1)的范围内,催化剂投加量为2.0g·l~(-1),光照210min后染料去除量最大可达到约50mg·l~(-1),溶液在弱酸或弱碱性条件下脱色较为稳定,在强酸或强碱性条件下脱色较快,效果明显;催化剂重复使用前后结构和成分稳定,但光催化活性有所下降.     

UV/H_2O_2技术对上海青草沙水源水砂滤后溴酸根和三卤甲烷的生成控制

针对含溴离子(Br-)的上海某水厂滤后水的高级氧化处理,考察了紫外/过氧化氢(UV/H_2O_2)技术对UV254和总有机碳(TOC)的削减效率、控制消毒副产物溴酸根(Br O-3)和三卤甲烷(THMs)的生成情况,同时研究了水中溴离子(Br-)浓度的改变对UV/H_2O_2处理效果的影响.结果表明,UV/H_2O_2处理工艺不产生Br O-3;500 m J·cm-2的UV剂量和5 mg·L-1H_2O_2投加量下,出水UV254和TOC分别降低了35%和21%;后续氯消毒过程中的THMs生成势随H_2O_2投加量的增加显著降低,500 m J·cm-2的UV剂量下,H_2O_2投加量为5 mg·L-1和10 mg·L-1时,THMs生成势的削减率分别为49.4%和79.9%;水中Br-浓度的改变不影响UV/H_2O_2工艺的运行效果;相比UV,UV/H_2O_2还可使9种农药的降解率提高50%—85%.因此,UV/H_2O_2在含Br-水源水深度处理方面有着较好的应用前景.     

铁锰矿类Fenton异相光催化降解有毒有机染料

选取6种天然铁锰矿石为光催化剂,以可见光(λ420nm)照射下活化H2O2降解有机染料罗丹明B(RhodamineB,RhB)为探针反应,筛选出活性较高的天然矿石(磁赤铁矿)催化降解RhB及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP).实验表明,可见光下磁赤铁矿在pH=7.0的介质体系,H2O2浓度为3×10-3mol·l-1条件下可有效降解RhB.通过反射紫外光谱、原子吸收分光光度法、XRD初步表征了磁赤铁矿组成结构;采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、总有机碳(TOC)测定等方法,研究了其可见光照射下对RhB光催化降解特性.结果表明,在实验条件下RhB矿化率达60%,DCP矿化率达到63.93%.利用电子自旋捕捉技术(ESR)跟踪测定RhB降解过程中氧化物种,表明催化降解过程涉及羟基自由基(·OH)氧化过程.拟定异相矿石类Fenton体系与传统均相Fenton体系相比,具有反应介质pH范围宽(3.0—7.0)、可见光激发及催化剂易得廉价等优势。     

Fenton试剂氧化降解微囊藻毒素-LR

研究了Fenton试剂氧化降解微污染水体中微囊藻毒素MC-LR的效果,在H2O2浓度1.5mmol·l-1,Fe2 浓度0.10 mmol·l-1,反应温度为25±1℃,pH值为4.18及反应时间为30min的条件下,浓度为0.41mg·l-1的MC-LR去除率可以达到92.4%,降解过程符合准一级反应动力学.Fenton试剂氧化体系能有效地降解MC-LR,特别是在紫外光的照射下,MC-LR的降解速率得到大幅度提高.紫外光能促进Fe3 还原为Fe2 ,所以光助Fenton试剂氧化反应中可以使用Fe3 代替Fe2 .     

玻璃纤维基Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜在可见光照射下去除球形棕囊藻的效果

探讨了以玻璃纤维为基体的纳米Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜在可见光照射条件下对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)的去除作用.薄膜用溶胶.凝胶法制备,投放入模拟赤潮浓度的棕囊藻培养液中进行除藻实验.实验重点探讨了Fe(Ⅲ)的掺入、基体材料和光照条件对除藻效果的影响.实验结果显示,无光照条件下的Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜对藻无去除效果,在可见光照射下Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜的除藻效果好于TiO2薄膜;以玻璃纤维为基体的Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜除藻效果好于以玻片为基体的薄膜和粉末.在藻液中投加5.0 mg·L-1的以玻璃纤维为基体的Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜,光照36 h后,藻液中细胞密度由6.48×106·mL-1降低到0.01×104 ·mL-1,叶绿素a质量浓度由6.66 mg·L-1降低到0.001 mg·L-1,除藻率达到99.9%,除藻过程符合准一级反应动力学方程.研究表明,玻璃纤维基Fe(Ⅲ)-TiO2薄膜在可见光照下可以有效去除棕囊藻,在赤潮治理方面有较好的应用前景.     

CoFe_2O_4增强超声/H_2O_2降解环丙沙星

实验合成磁性CoFe_2O_4,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对其进行表征,研究其催化超声/H_2O_2(US/H_2O_2)降解环丙沙星的效果和机理.实验考察了CoFe_2O_4和H_2O_2添加浓度、初始p H值、不同形态氮、氯离子等因素对环丙沙星降解效果的影响.并以大肠杆菌为指示菌种,分析了CoFe_2O_4催化US/H_2O_2降解环丙沙星过程中抑菌性的变化.结果表明,CoFe_2O_4能够有效增强US/H_2O_2降解环丙沙星,CoFe_2O_4和H_2O_2浓度分别为0.04 g·L~(-1)和1.0 mmol·L~(-1)、p H=3.0、反应60 min环丙沙星的降解率达到85.26%;与NH_4~+相比,NO_3~-促进环丙沙星的降解,NO_2~-和Cl~-不同程度抑制环丙沙星的降解.自由基抑制结果表明,CoFe_2O_4增强US/H_2O_2降解环丙沙星主要在于·OH的生成.CoFe_2O_4稳定性结果表明,5次反复实验后,环丙沙星60 min的降解率仅降低了4%左右,催化剂的重复利用性较高.琼脂扩散实验表明,CoFe_2O_4在催化US/H_2O_2降解环丙沙星的同时,CoFe_2O_4/US/H_2O_2体系能够完全去除其对大肠杆菌的抑菌性.     

Fe、Mn、Cu及其复合负载γ-Al_2O_3纳米颗粒的制备、表征和催化降解PVA性能

采用浸渍-煅烧法制备了Fe、Mn、Cu及其复合负载的γ-Al_2O_3纳米颗粒,采用了SEM-EDS、BET以及XRD等方法对制备得到的Mn_xO_y/γ-Al_2O_3、Cu_xO_y/γ-Al_2O_3、FexOy/γ-Al_2O_3以及FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒进行了表征.结果表明,通过浸渍-煅烧法得到的四种纳米颗粒催化剂均可以和双氧水形成非均相类Fenton反应体系,产生大量羟基自由基,从而有效降解PVA大分子,降低废水中的PVA浓度.另外还通过BoxBehnken Design响应面分析法分别确定了Mn_xO_y/γ-Al_2O_3、Cu_xO_y/γ-Al_2O_3、FexOy/γ-Al_2O_3以及FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒催化双氧水降解处理PVA的最佳工艺参数.利用GPC和GC-MS分析进一步表征PVA在不同催化剂条件下得到的降解产物后,分析结果表明:Fe、Mn、Cu复合负载的FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒催化双氧水降解PVA的催化效果相对较好.当PVA初始反应浓度为1%,反应温度为60℃,催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),双氧水投加量为60 mL·L~(-1)时,PVA的浓度下降率可以达到95%以上,降解产物粘均分子量达到1395,分子量下降率达到99%,降解小分子产物主要包括丁酮、苯甲醛、己醛以及乙酸等不饱和小分子.     

树脂负载α-FeOOH异相光Fenton降解水中己烷雌酚

以Amberlite200树脂为载体,在Fe(NO3)3-HNO3体系中恒温水解制备了负载型催化剂α-FeOOH/Resin,以己烷雌酚(HEX)为目标化合物,研究了α-FeOOH/Resin的异相Fenton催化性能.结果表明,α-FeOOH/Resin异相Fenton反应能够有效降解水中的HEX,紫外光和H2O2的协同作用很大程度地提高了降解效率;pH值的降低或初始H2O2浓度的提高,均能增加HEX的降解速率;在中性条件下,HEX的光Fenton降解过程中,溶出的铁元素对降解贡献不大,异相Fenton反应起主导作用;催化剂重复使用后仍具有较好的催化活性和机械强度,说明铁在其表面负载牢固,催化剂具有一定的实用性.     

氯化四(4-磺酸钠苯基)卟啉铁(Ⅲ)催化过氧化氢氧化降解2,4,6-三氯苯酚的动力学研究

用紫外-可见分光光度法研究了水溶性金属卟啉Fe(TPPS)Cl催化H2O2氧化降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的动力学(TPPS为四(4-磺酸钠苯基)卟啉),探讨了反应体系酸度、H2O2/Fe(TPPS)Cl物质的量之比、温度对氧化降解速率的影响,提出了反应机理,建立了反应动力学数学模型.研究结果表明,TCP初始浓度为3.8×10-4 mol.L-1、Fe(TPPS)Cl浓度为4.0×10-5 mol.L-1、H2O2浓度为1.8×10-3mol.L-1、温度为25℃、pH值为6.8、反应时间为90 min时,TCP的降解率可达到99%,其表观活化能为10.96 kJ.mol-1.因此,Fe(TPPS)Cl作为模拟过氧化物酶在催化降解TCP过程中是一种有效的催化剂.