粉煤灰增强超声/H2O2降解左氧氟沙星的实验研究

研究粉煤灰对超声/H2O2体系降解左氧氟沙星的增强效果,考察了粉煤灰添加量、H2O2浓度、溶液初始pH值、左氧氟沙星初始浓度等对降解效果的影响.结果表明,与单独超声,H2O2氧化,超声/H2O2,超声/粉煤灰,粉煤灰/H2O2氧化相比,粉煤灰有效增强了超声/H2O2体系对左氧氟沙星的降解,降解反应符合一级反应动力学.粉煤灰添加量为1.5g/L,H2O2浓度为15.0mmol/L,pH=7.16,超声功率325W,左氧氟沙星初始浓度20mg/L,反应160min,左氧氟沙星的去除率达到99.12%,TOC去除率为17.37 %.利用荧光探针法对不同体系产生的·OH浓度进行了分析比较,粉煤灰作为非均相催化剂,主要在于发生类Fenton反应.采用HPLC/MS/MS方法对3种反应产物进行了分析,结果表明左氧氟沙星主要是通过喹诺酮环失去-C2,哌嗪环去亚甲基化以及·OH进攻喹诺酮环发生降解.     

TiO_2/AC催化臭氧氧化处理水中的苯酚

研究了单独臭氧氧化及以活性炭(AC)和负载二氧化钛的活性碳(TiO2/AC)为催化剂催化臭氧氧化处理水中苯酚的效果。考察了AC、TiO2/AC对苯酚的吸附特性及三种方法对苯酚的转化率及矿化率效果及其臭氧利用效率,并对氧化过程进行了动力学分析。实验结果表明:AC、TiO2/AC对苯酚的吸附均较好地符合Freundlich方程;催化臭氧氧化转化苯酚的效果高于单独臭氧氧化;TiO2/AC作催化剂有利于苯酚的最终矿化,同时提高了臭氧的利用效率;3种氧化反应均较好的符合二级动力学方程,TiO2/AC催化臭氧氧化苯酚的二级动力学常数为0.0001L/(mg.min),高于单独臭氧氧化0.00004L/(mg.min)和AC催化臭氧氧化0.00006L/(mg.min)。     

Mn-Co/蜂窝陶瓷催化剂制备及催化臭氧化对苯二酚效能

为了提高金属催化剂的活性和使用寿命,以硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和硝酸锰Mn(NO3)2作为前驱体,蜂窝陶瓷(ceramic honeycomb,CH)作为载体,采用涂覆法制备了4种不同质量比的Mn-Co/CH催化剂,通过XRD、N2-吸附/脱附、FESEM和XPS等方法分析了催化剂的结构,研究了催化剂的材料力学性能,建立了单独臭氧和催化臭氧化对苯二酚的反应动力学模型,考察了催化剂催化臭氧化的效能.结果表明,Mn1Co1/CH(Mn∶Co=1∶1)催化剂的晶相主要以Mn3O4和Co O为主,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到190 m~2·g~(-1)、0.25 cm3·g-1和4.8 nm;Mn1Co1/CH催化剂的催化活性最高,对苯二酚和COD的去除率分别达到78%和54%.Mn-Co/CH催化剂的抗压缩强度大(15.89~16.94 MPa).当添加叔丁醇时,对苯二酚去除率显著下降,·OH在Mn1Co1/CH催化臭氧化过程中起着重要的作用,催化臭氧化对苯二酚符合一级反应动力学模型.Mn-Co/CH催化剂用量少、催化效率高、使用寿命长,易于实现工业化.     

臭氧氧化降解水中四丁基锡效能及动力学研究

对水中臭氧氧化降解四丁基锡(TeBT)的反应动力学、效能及影响因素进行了实验研究.结果表明,温度从12℃升到22℃,TeBT的去除率可从36％升高到43％,但当温度升到32℃时其去除率有所下降.pH升高有利于TeBT的氧化降解,在pH =5.9的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率为30％;在pH=8.0的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率提高到42％.原因可能是pH的升高会使臭氧在水中的分解速率加快,臭氧向水相转移率也提高.·OH抑制剂叔丁醇和重碳酸盐对臭氧氧化去除TeBT具有明显的抑制作用,说明在臭氧氧化去除TeBT的过程主要受到·OH产率的影响.通过拟一级反应动力学,计算出单独臭氧(即臭氧分子)与TeBT的直接反应速率常数ko3=435.79 L·mol-1·s-1,·OH与TeBT的间接反应速率常数k.oH=1.4 ×109 L·mol-1·s-1.     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

催化臭氧氧化法处理煤化工高盐废水

采用自制催化剂催化臭氧氧化处理煤化工高盐废水,考察了催化剂性能、催化臭氧氧化影响因素,并进行了催化臭氧氧化机理研究。实验结果表明:自制催化剂抗压强度为1 685 N,45 d磨损率为1.67%;在p H=8.1,催化剂投加量为7 g/L,臭氧投加量为13 mg/min的条件下,COD去除率为45%,色度去除率为85%。由傅里叶红外光谱分析可知,催化剂表面存在羟基基团,催化臭氧分解速率比单独臭氧分解速率快,在相同时间内催化剂可促进臭氧分解产生更多·OH,由此表明催化臭氧氧化机理遵循羟基自由基反应机理。     

臭氧作用下酮洛芬的降解行为及机理研究

利用臭氧(O_3)氧化降解酮洛芬(KET)模拟废水,考察了初始pH值,臭氧流量(Q_(O_3)),反应温度(T)及KET初始浓度(C_0)对臭氧降解KET效果的影响.在KET初始浓度为20μmol/L,臭氧流量0.4L/min的反应体系中,室温条件下,研究了pH=4,7,10时O_3和羟基自由基(·OH)分别对KET降解的贡献率.采用竞争法,以布洛芬和苯甲酸为分子探针,分别测定了KET与O_3,·0H的二级反应速率常数.结果表明,不同实验条件下臭氧降解KET符合准一级动力学.pH值,Q_(O_3)及T的增大促进了KET降解,C_0的增大抑制了KET的降解.通过对实验数据进行拟合得到表观一级动力学的幂指数方程(k=154439exp(-32831/RT)Q_(O_3))~(0.679)C_0~(-0.2)[OH~-]~(0.07)).体系中O_3和·OH同时对KET存在氧化作用.在设定的条件下,pH值为4,7和10时O_3对KET降解的贡献率分别为18.4%,11.0%和6.2%,而·OH对KET降解的贡献率分别为81.6%,89.0%和93.8%.测得KET与O_3的二级反应速率常数为1.09L/(mol·s),与·OH的二级反应速率常数为8.82×l0~9L/(mol·s).     

磁性污泥基活性炭催化臭氧氧化去除布洛芬的研究

采用浸渍法制备了不同金属掺杂的磁性污泥活性炭(MSAC),考察了掺杂金属种类、催化剂和臭氧投量对MSAC催化臭氧氧化去除布洛芬(IBP)效能的影响,并通过测定活性物种含量研究了反应机制。结果表明,锰掺杂MSAC的催化活性最高,当臭氧和催化剂投量分别为1.0 mg/L和50.0 mg/L时,IBP的去除率为86.2%,比单独臭氧氧化工艺高28.3%。当催化剂投量由50.0 mg/L增加至100.0 mg/L时,IBP的去除率仅增加了2.3%;当臭氧投量由1.0 mg/L增加至3.0 mg/L时,IBP去除率由86.2%增加至99.7%。叔丁醇的加入显著降低了IBP去除率,活性物种定量分析结果进一步证实了IBP的快速去除主要是由于羟基自由基(·OH)的作用,过氧化氢在·OH产生过程中起引发剂作用。     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO2催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO2热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO2催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO2表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO2催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO2催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

酸热氧化修饰合成MnOx/GAC催化臭氧氧化降解邻氯酚

通过酸热氧化修饰法在活性炭上负载锰氧化物,制得MnO_x/GAC催化剂,并研究其催化臭氧氧化降解邻氯酚的性能。结果表明:在催化剂投加量为0.1 g/L,臭氧浓度为20 mg/L,气体流量为0.5 L/min,初始pH为6的条件下,反应120 min时,邻氯酚的TOC去除率可达到95%,比单纯臭氧氧化提高了55百分点。在一定范围内,增加臭氧浓度和气体流量可以加快反应速率,提高TOC去除率,但通入过量的臭氧反而会降低TOC去除率。探究了无机阴离子对于体系TOC去除率的影响,研究发现:1 mmol/L的NO₃-、SO₄2-、Cl-对TOC去除率无明显影响,1 mmol/L Br-使体系TOC去除率降低了10%左右。pH是影响体系氧化能力的重要因素,在酸性条件下的TOC去除率远高于碱性条件下,这可能与催化剂表面官能团的作用和反应体系中无机碳的积累有关。此外,提出了催化剂表面羟基存在形式与pH之间的关系,以及不同羟基存在形式下催化臭氧分解产生的活性物种。     

水中微量环己烷的TiO_2光催化氧化动力学研究

对水中微量环己烷的负载型TiO2 光催化氧化反应的研究表明,这一过程在表观上呈现一级反应动力学规律;但随着溶液初始浓度的增加,反应的表观速率常数减小,此系环己烷光催化氧化为链式反应过程所致。溶液中环己烷光催化氧化反应的表观速率常数和去除率随着催化剂用量的增加而增大,在浓度为8.72mg/L环己烷溶液体系中试验结果表明最佳催化剂用量为 0.48g TiO2/L。当溶液pH分别为5.2和8.9时,环己烷光催化氧化反应也呈现表观一级反应动力学规律,反应的表观速率常数和半衰期与pH=7.0时相近,表明在一定的范围内,溶液pH值对环己烷光催化氧化反应的影响不大。     

Cu循环催化羟胺与氧气反应降解甲基橙

为研究Cu/O₂/HA(HA为盐酸羟胺)体系的氧化能力,以MO(甲基橙)为目标物,对该体系生成·OH(羟基自由基)的过程及机理进行了探讨,并分别考察了HA投加量(以c计)、pH、Cu(Ⅱ)投加量(以c计)和O₂通量对MO降解的影响. 结果表明:Cu能够有效催化HA与O₂的反应,生成大量H₂O₂,并进一步生成·OH,有效降解MO. HA投加量越高,MO降解率越高,但过高的HA投加量在初始阶段会对MO的降解形成抑制,最佳HA投加量为3 mmol/L;受到HA质子化的影响,反应的最适pH约为5.5;由于Cu(OH)₂不利于催化HA与O₂的反应,最佳Cu(Ⅱ)投加量为20 μmol/L;O₂通量对MO的降解影响较小,最佳O₂通量为0.15 L/min;Cu/O₂/HA体系降解MO的初始阶段符合一级动力学模型. 研究显示,Cu/O₂/HA体系具有良好的氧化能力,能够有效降解水中的MO,最佳反应条件下MO降解率达86.5%.      

Ru/AC催化臭氧氧化降解邻苯二甲酸二甲脂

Ru/AC催化剂催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲脂的实验结果表明:投加活性炭上负载Ru的催化剂可以显著提高臭氧氧化的效果,反应60min后,单纯由于Ru/AC催化臭氧氧化导致的TOC的去除率高达39%。实验还考察了制备条件对催化剂活性的影响并确定了催化臭氧氧化的最佳反应条件。在实验考查范围内:当焙烧温度为500℃,Ru的负载量为2.5%时催化剂活性最高;催化臭氧氧化最佳反应条件为:催化剂投加量为2g/L;气体流速为300mL/min;臭氧投加量为100mg/h。     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

Mn-Ce@FA催化剂处理催化湿式氧化医药废水应用

该研究制备了粉煤灰基Mn-Ce@FA催化剂,利用现代分析手段对材料的矿物相、微观形貌与成分、官能团组成等进行分析,将其应用到催化湿式氧化处理医药废水,研究催化剂量、反应温度、反应时间等对其处理效果的影响,并采用动力学方程对其反应过程进行拟合。结果表明:合成材料具有较大的比表面积,Mn和Ce元素被成功负载在粉煤灰载体材料上,该材料具有较好的热稳定性。湿式氧化对医药废水去除效果有限,Mn-Ce@FA催化剂的加入可显著提高污染物去除效率。随着催化剂量增加、反应温度提高与反应时间延长,催化湿式氧化对医药废水TOC与COD去除率逐渐提高。与二级动力学方程拟合结果相比,一级动力学方程对2个体系处理医药废水的结果拟合程度较高。     

基于阳离子树脂的Fenton非均相催化剂制备及性能测试

采用阳离子交换树脂颗粒为催化剂载体采用浸渍法负载二价铁离子,制备出非均相Fenton反应催化剂,并用该非均相Fenton催化剂氧化脱色亚甲基蓝溶液,考察其催化性能。实验结果表明:制备催化剂时最佳FeSO4浓度为16.67 mmol/L,pH=3.0,H2O2初始浓度为46.6 mmol/L,反应时间为30 min的条件下,亚甲基蓝溶液初始浓度为0.028 mmol/L时,亚甲基蓝溶液在非均相Fenton催化氧化过程中,其脱色率可达92.9%。采用序批形式反应使用5次后,该非均相催化剂仍有良好的催化效果,反应30 min后亚甲基蓝溶液脱色率仍可达85.2%,拓宽了Fenton技术的使用范围。     

UV/Fenton体系中Fe2+/Fe3+的相互转化规律

为了控制UV/Fentan方法中铁元素的用量,合理利用溶解态铁的催化反应过程并提高其降解效率,研究以难生物降解性染料罗丹明B为目标物,通过正交实验和单因素实验确定了UV/Fenton体系的最佳反应条件,并利用一元线性方程模拟了罗丹明B退色反应的的动力学方程.结果显示,当体系的最初pH为3.00,溶液中[Fe2+]=0.180 mmol·L-1、[H2O2]=124.022 mmol·L-1时,UV/Fenton氧化罗丹明B退色符合一级反应动力学方程.研究了总铁含量维持在0.180mmol·L-1、保持紫外光照射、4次向同一UV/Fenton体系中添加1.7mLH2O2,每次反应后Fe2+/Fe3+的循环转化规律和溶液的脱色效果.研究结果表明,每次反应结束阶段(30 min),Fe2+浓度均高于Fe3+浓度,残余液仍具有较强的催化能力,溶液的脱色率达到99.9%;退色反应速率常数始终维持在较高水平,最后一次循环反应结束后,反应速率常数达到0.2547,相对于初始反应速率常数只下降了17%左右.     

铈掺杂Ru/Al2O3催化臭氧氧化降解邻苯二甲酸二甲酯

考察了铈(Ce)的掺杂对Ru/Al2O3催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲酯(DMP)溶液过程的影响.结果表明,Ce的掺杂可以显著提高臭氧氧化的效果,反应100min后,TOC的去除率可以由原催化剂的61.3%提高到75.1%,而单独臭氧氧化仅有14.0%.在实验范围内,Ru和Ce同时浸渍催化效果较好,且活性组分的溶出最少,Ce的最佳掺杂量为1.0%.通过催化剂吸附试验、单独臭氧氧化试验、Ce的均相催化试验及Ru-Se/Al2O3催化剂的非均相催化实验,证明Ru-Ce/Al2O3催化剂对DMP溶液臭氧氧化体系TOC的去除率达到50%,这是基于Ru-Ce/A12O3催化剂的非均相催化作用.