O_3/H_2O_2/Fe~(2+)催化氧化深度处理煤气化废水的研究

采用O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化体系对煤气化废水进行深度处理,并对比了O_3和O_3/H_2O_2氧化体系的氧化效率。考察了连续O_3曝气试验条件下各影响因子对煤气化废水处理效果的影响。结果表明:在各自氧化体系最优条件下,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)体系对煤气化废水的氧化效果最佳,其次为O_3/H_2O_2和O_3体系;在反应时间为40min,pH=6.01,O_3、H_2O_2和FeSO4·7H_2O投加量分别为126.2mg/L、57 mg/L和58.26 mg/L条件下,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化处理煤气化废水后,出水CODCr由126.2 mg/L降到29.1 mg/L,去除率为76.94%,色度、浊度的去除率分别为99.33%、70.64%;废水的BOD5/CODCr由初始0.04提高到0.35,废水的可生化性显著提高。研究表明,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化体系可以高效地对煤气化废水进行深度处理。     

Fe2+抑控煤中α硫酚结构氧化机理及效果

应用Gaussian 03程序,采用密度泛函方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下,分析Fe~(2+)抑制煤中α位硫酚结构氧化的效果,从而为阻化剂的配制与优选提供数值依据。首先,根据自然键轨道理论分析煤的特征结构C_(10)H_7SH与过渡金属Fe~(2+)形成配合物的成键本质,并结合分子中的原子理论分析其稳定性;然后,分别计算C_(10)H_7SH结构和[FeSH_8CC_(10)]~(2+)配合物吸附O_2的反应过程,得到反应过程所需活化能,以此活化能为指标,表征Fe~(2+)抑控煤中α位硫酚结构氧化的效果。计算结果表明,Fe~(2+)与C_(10)H_7SH结构中的S原子间形成了配位键,根据电子密度拓扑分析得其键能E_(S-Fe)为-128.56 kJ/mol,C_(10)H_7SH结构吸附O_2的反应过程所需活化能为E_C=62.71 kJ/mol,[FeSH_8C_(10)]~(2+)配合物吸附O_2的反应过程所需活化能与其相比增加了35.60 kJ/mol。研究表明,Fe~(2+)对煤中α位硫酚结构氧化具有明显的控制作用。     

H_2O_2/草酸铁络合物对有机染料废水的光氧化脱色

研究了400W高压汞灯下有机染料模拟废水的光氧化脱色,实验结果表明:在近紫外光照射下,H_2O_2/草酸铁络合物能使染料迅速氧化脱色,其脱色速率显著高于UV/H_2O_2光氧化;pH在3左右,脱色效果最佳,pH>4脱色率急剧下降;Fe~(3+)、草酸和H_2O_2的浓度以及温度等因素对染料废水的光氧化脱色率均有较大影响;水溶性的单偶氮染料和双偶氮染料光氧化脱色效果最好。     

Fenton氧化法处理焦化废水的影响因素研究

采用Fenton试剂氧化法处理某钢铁厂焦化废水,对影响Fenton试剂处理焦化废水效果的因素进行分析,包括H_2O_2投加量、n[Fe~(2+)]∶m[H_2O_2]、p H值、反应温度、反应时间等。结果表明,对于该焦化废水最佳反应条件为:H_2O_2投加量50 m L/L(即每升水样投加量为50 m L),n[Fe~(2+)]∶m[H_2O_2]=1∶10,p H=3,反应温度为30℃,反应时间30 min,废水COD去除率可达到70%~79%。该研究为高浓度难降解废水处理提供了数据支持。     

超声波和Fenton试剂联用降解氯苯的试验研究

以超声波(US)和Fenton试剂联用对氯苯(CB)的脱氯降解作用进行了研究.采用单因素法,重点考察了Fenton试剂配比(n(H_2O_2):n(Fe~(2+)))、Fenton试剂用量、CB初始浓度、溶液初始pH值和超声波功率等因素对脱氯降解效果的影响,研究了CB浓度与反应时间的变化关系.结果表明,US/Fenton试剂对CB具有良好的脱氯降解作用,当CB初始质量浓度为100 mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+) 的物质的量比为40:1、H_2O_2的浓度为10 mmol·L~(-1)、溶液初始pH值为3、超声波功率为250 W时,CB脱氯率最大可达93.5%.US/Fenton试剂对于CB的脱氯降解反应符合1级衰减模型,速率常数k'=0.266 min~(-1).     

组合芬顿工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液的试验研究

利用芬顿和光-芬顿工艺降解垃圾渗滤液纳滤浓缩液中的难降解有机物。起始pH值5.0及较低H_2O_2/Fe~(2+)投加量时,芬顿法的氧化-絮凝作用可以去除70%以上的COD。采用芬顿氧化-絮凝和光-芬顿组合工艺处理不同浓度纳滤浓缩液时,H_2O_2/Fe~(2+)投加量为35 m M/8 m M和90 m M/10 m M时均可实现90%的COD和TOC去除率;组合工艺出水COD为112~160 mg/L,BOD/COD为0.35~0.43。纳滤浓缩液中检出的13种多环芳烃经过组合工艺处理后的总去除率均约在90%。     

金属离子对双氧水热稳定性的影响研究

为了研究金属离子对双氧水在绝热条件下分解特性的影响,利用泄放尺寸设计装置VSP2模拟双氧水及分别掺杂0.01%质量分数Fe~(2+)、Fe~(3+)、Gu~(2+)的双氧水在绝热条件下的反应失控过程,得到绝热分解过程的热力学和动力学参数,依此推算出该4种试样25 kg包装下的自加速分解温度SADT,以及绝热条件下到达最大反应速率的时间TMRad。结果表明,Fe~(2+)、Fe~(3+)、Gu~(2+)使双氧水的起始分解温度T0、SADT、TMRad均降低,提高了双氧水的热危险性。在Fe~(3+)的作用下,双氧水在常温下就发生缓慢分解,发生失控的可能性最大;掺杂了Gu~(2+)的双氧水分解反应最剧烈,热失控严重度最高。     

不同污泥预处理方法对污泥过滤脱水性能的影响

研究了3种污泥预处理方法(表面活性剂处理、碱处理、Fenton处理)对污泥过滤脱水性能的影响。结果表明,对于3种预处理方法,使污泥过滤脱水性能最佳的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的投加质量比为50 mg/g,NaOH质量比为150 mg/g,Fenton试剂Fe~(2+)与H_2O_2的投加比n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)为1.5。3种预处理方法对污泥均有一定破解作用,其中由于Fenton反应的强氧化性,污泥破解率最大,污泥粒径减小了近50%,释放的溶解性COD(SCOD)最高(786.88 mg/L)。Fenton处理后的污泥紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound-Extracellular Polymeric Substances,TB-EPS)及TB-EPS中蛋白质和多聚糖的量减少得最多。此外,还分析了3种预处理方法脱水效率与速率的差异。     

形态分析中铬的价态变化及其有效态预测

为了判定连续浸提法的准确度和重金属污染评价的可信性,选择铬元素为目标重金属,以Tessier连续浸提法中的第三步和第四步使用的浸提剂盐酸羟胺(NH_2OH·HCl)和双氧水(H_2O_2)分别作为还原剂和氧化剂,研究铬的形态分析中三价铬(Cr3+)和六价铬(Cr~(6+))相互转化的可能性与可进行程度。此外,以铬渣为原料,考察pH值、温度和振荡时间对铬渣中铬有效态浸出量的影响。结果表明,NH_2OH·HCl在pH值为2~6时均可将Cr~(6+)还原为Cr3+,还原度达90%以上,由此会低估Cr~(6+)的潜在危害。pH值小于7时,Cr3+仅作为催化剂加快H_2O_2的分解,Cr3+含量几乎不变。将pH值、温度和振荡时间对铬离子的浸出影响关联为单因素和双因素数学模型,可预测不同条件下铬渣中Cr~(6+)和总铬(TCr)的浸出量。     

响应面法优化仿酶Fe_3O_4/Fe~0非均相类Fenton降解P-NP

采用原位氧化沉淀法制备出仿酶Fe_3O_4/Fe~0,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射对样品进行表征,结果表明,Fe_3O_4与Fe~0负载牢固且保持良好的晶型。采用响应面分析法对仿酶Fe_3O_4/Fe~0催化降解P-NP的工艺条件进行优化,方差分析得到二次模型显著,优化条件为:催化剂用量1.2 g/L,反应温度30℃,初始pH=2.9,初始H_2O_2浓度10 mmol/L,对硝基苯酚去除率的实际值与预测值几乎一致。     

复合材料静态处理煤矿高浓度含锰废水的研究

针对目前云南省某煤矿排放废水中Mn~(2+)超标的问题,利用一种新型复合材料进行除锰试验.该复合材料是纳米分子筛与硅藻土经合理复配后,掺入复配絮凝荆形成的.试验中优化了不同材料的复合方式、絮凝剂的复配比例与用量.利用复配的多孔材料,对云南某煤矿含有大量悬浮物、Mn~(2+)质量浓度为5.32 mg/L的黑色废水及Mn~(2+)质量浓度为42.mg/L的红褐色废水进行了Mn~(2+)去除效果研究.结果表明,黑色废水中Mn~(2+)去除率达到70%,出水pH值为7.9;红褐色废水中Mn~(2+)去除率达到91.0%,出水pH值为7.1.与此同时,还研究了废水中Fe~(3+)、固体悬浮物(SS)对Mn~(2+)去除效果的影响,废水中Fe~(3+)的存在使pH降低,并与Mn~(2+)产生竞争吸附,对复合材料除锰有不利影响,而SS的存在对Mn~(2+)的去除效果没有显著的影响.     

小分子有机溶剂和无机离子对光诱导水中H_2O_2产生活性氧(ROS)的影响

利用过氧化氢(H2O2)产生活性氧自由基(ROS)去除水中有机污染物是重要的高级氧化技术之一,干扰ROS产生将直接影响处理结果。利用紫外光诱导,考察了甲醇、乙腈、丙酮、乙醇等重要小分子有机溶剂及碳酸根(CO2-3)、碳酸氢根(HCO-3)、铁离子(Fe3+)、亚铁离子(Fe2+)、氯离子(Cl-)、硫酸根(SO2-4)和硝酸根(NO-3)等无机离子对水中H2O2产生ROS的影响。结果表明,缓冲体系富氧环境中ROS产生稳定,该体系同时有利于ROS被捕捉;非缓冲体系ROS的产生可能在瞬间发生。4种小分子有机质对H2O2光解影响的程度和性质不同,具有体积分数和反应时间的依赖性。钠离子(Na+)共存时,CO2-3和HCO-3对ROS产生的影响同样具有浓度和时间的依赖性;Na+共存时Cl-、SO2-4对H2O2光解没有明显影响;NO-3的影响在铅离子(Pb2+)替代Na+后受到抑制。在中性非缓冲水溶液中,低浓度Fe2+对H2O2光解具有强促进作用,且很快趋于平衡。研究表明,小分子有机溶剂和离子对光诱导H2O2产生ROS具有不易确定的复杂的影响,可能导致高级氧化技术在应用中的不稳定性。     

紫外光催化H2O2降解SCN-的研究

研究不同条件下紫外光催化H_2O_2降解SCN-的效果。结果表明,在光照强度9. 94 m W/cm~2,pH值为7,H_2O_2浓度2. 25 mmol/L,温度30℃,反应时间120 min的条件下,100 mg/L SCN~-基本得到降解,SCN~-去除率为96. 88%,出水中残余的SCN~-,TOC和CN~-质量浓度分别为3. 12 mg/L,3. 856 mg/L和0. 936mg/L。H_2O_25 mmol/L,出水中CN~-质量浓度为0. 134 mg/L,能满足新的炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171—2012)。紫外光催化H_2O_2降解SCN~-过程中氮元素很少转化为NO_3~-和NO_2,主要转化为CN~-和NH_4~+-N;硫经降解生成SO_4~(2-)。     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

NH3-H2O2气雾对氰化氢气体的消毒

采用NH_3-H_2O_2气雾对1 m3密闭试验舱内氰化氢气体进行消毒,采用单因素试验研究H_2O_2和NH_3质量浓度对消毒率和消毒反应速率的影响规律。结果表明,NH_3-H_2O_2气雾对HCN的消毒符合一级反应动力学特征,NH_3质量浓度对消毒反应速率有一定影响,但当NH_3质量浓度增加至20 mg/m3以上时,对反应速率几乎没有影响; H_2O_2质量浓度对消毒反应速率有显著影响,反应速率随H_2O_2质量浓度的提高明显增大。NH_3-H_2O_2气雾消毒剂的最佳配方为H_2O_2的质量浓度为120 mg/m3、NH_3的质量浓度为20 mg/m3,在此条件下对HCN进行消毒,在28 min时HCN的残余质量浓度为0. 92 mg/m3,可以达到GBZ 2. 1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》中有关HCN最高容许质量浓度MAC值(1 mg/m3)的规定。分析消毒机理为H_2O_2首先将HCN氧化为氰酸(HCNO),氰酸不稳定,在NH_3和水的作用下可以水解成碳酸铵,也可以进一步被氧化形成CO2和N2。     

低强度超声波对残留H2O2的去除

化学需氧量(COD)会受到来自众多高级氧化技术中添加的过氧化氢(H_2O_2)的干扰。为了评估低强度超声波辐射结合清除剂(Na_2CO_3或Na HCO_3)分解水样中残留H_2O_2的可行性,对去离子水、葡萄糖模拟废水和印染废水二级处理出水进行超声(超声波频率为39 k Hz,功率分别为75 W、112.5 W和150 W)处理,H_2O_2质量浓度为20 mg/L,时间为60 min或80 min,清除剂用量为50 g/L。以20 min的间隔测定H_2O_2质量浓度和COD。结果表明,COD与H_2O_2质量浓度的比值取决于废水的性质,去离子水、葡萄糖模拟废水和印染废水二级处理出水的比值分别为0.262 6 mg COD/mg H_2O_2、0.209 9 mg COD/mg H_2O_2、0.401 3 mg COD/mg H_2O_2。超声辐照对去除H_2O_2有一定的影响,但在去离子水中超声功率为150 W、60 min时的去除率最高,仅为18.1%。超声辐照联合清除剂Na_2CO_3或Na HCO_3的效果更显著。对于印染废水二次处理出水,加入Na HCO_3作为羟自由基清除剂,80 min时H_2O_2去除率达到97.3%。然而,由于Na HCO_3和H_2O_2形成的高度氧化的超氧离子能降解废水中的有机物质,水样的实际COD降低。用超声辐射结合Na_2CO_3处理80 min,将COD的测定值与通过COD、H_2O_2质量浓度比值得到的计算值进行比较,以确认经超声波联合Na_2CO_3处理的印染废水二级处理出水中的有机物未降解。研究表明,超声波照射与Na_2CO_3结合去除水样中的低浓度H_2O_2是可行的。     

多酚物质催化Fe3O4/Fenton降解MB的研究

为了探究多酚物质在异相Fenton反应体系中的作用,以商用Fe_3O_4为催化剂,亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)为目标污染物,研究了外加邻苯二酚(Catechol)和没食子酸(Gallic Acid,GA)对Fe_3O_4异相Fenton降解MB的影响。考察了多酚浓度、H_2O_2浓度、溶液初始p H值等因素对MB去除的影响,并探究了其降解机理。结果表明,在体系Fe_3O_4质量浓度为1.0 g/L、MB浓度为0.1 mmol/L、H_2O_2浓度为160 mmol/L、初始p H值为7.3的条件下,分别加入0.1 mmol/L的邻苯二酚和0.1 mmol/L的GA,MB的去除率由63%分别增加至79%和90%。多酚的加入不仅能够促进Fe_3O_4对MB的吸附,提高MB在催化剂表面的局部浓度,还能够增强Fe_3O_4对H_2O_2的催化分解能力,产生更多的羟基自由基(·OH),从而促进了MB的去除,同时显著减少了H_2O_2的用量,提高了H_2O_2的利用效率。     

Fenton氧化硝化棉生产废水中COD的影响因素研究

采用Fenton氧化法降解硝化棉生产废水中的COD,考察了Fenton氧化主要参数对COD去除效果的影响。结果表明:在H_2O_2投加量为600 mg/L,n(Fe~(2+)):n(H_2O_2)=2:3,不调节pH值(初始pH值1),反应时间60 min,反应温度40℃时,废水的COD可以从263 mg/L降解到49.2 mg/L,COD去除率达到81.3%。Fenton氧化之后,投加氢氧化钙5 g/L中和,PAM 2 mg/L混凝沉淀,出水COD和pH值稳定达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准。     

湿法串联氧化脱硝机理研究

采用鼓泡法测试一定质量分数的H_2O_2和NaClO_2溶液在不同的温度和质量分数条件下氧化吸收剂对脱硝效率的影响,得出各自最优脱硝条件,最后与一定质量分数的KMnO_4溶液两两串联得出最优脱硝条件。结果表明:(1)NaClO_2的脱硝效率高于H_2O_2的脱硝效率。(2)在一定质量分数范围内,H_2O_2和NaClO_2的脱硝效率随质量分数的增加而增加,但超过临界质量分数后,脱硝效率降低。(3)NaClO_2与KMnO_4溶液串联,得到的脱硝效率最高。     

Cu/γ-Al2O3的制备及对活性艳红X-3B的脱色性能研究

为实现活性染料X-3B废水在常温常压下高效地脱色,以过渡金属为活性组分、活性氧化铝(γ-Al_2O_3)为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列M/γ-Al_2O_3(M=Cu2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+)负载型催化剂,并考察其对活性艳红X-3B模拟染料废水的脱色性能,同时考察了活性组分、焙烧温度、负载量、催化剂投加量、氧化剂用量及pH值等因素对活性艳红X-3B脱色性能的影响规律。结果表明,常温常压下,以Cu2+为活性组分,焙烧温度为350℃、负载量为4%(质量分数)、氧化剂H_2O_2浓度为58 mmol/L、催化剂投加量为1.2 g/L、pH值为5~7、反应50 min时,催化剂对活性艳红X-3B废水的脱色效果最佳,脱色率可达95%以上。平行试验表明,Cu2+的存在可增加载体表面的吸附中心,H_2O_2可分解产生HO·,当两者共存时,活性艳红X-3B在催化剂表面主要发生化学吸附与催化氧化两种反应过程,且染料在Cu/γ-Al_2O_3上发生的吸附作用明显大于H_2O_2分解产生HO·而引发的催化氧化作用。动力学试验表明,活性艳红X-3B反应过程动力学模型与初始质量浓度有关,大于等于200 mg/L时,符合准一级动力学方程。