纳米钯?铝双金属对水中3-氯酚的脱氯降解研究

采用置换沉积法制备了纳米钯/铝双金属催化剂,氢解还原去除水相中难降解有毒有机物3-氯酚(3-CP),考察了溶液pH、钯负载量、纳米钯/铝双金属投加量、反应温度对脱氯效果的影响并解析相关反应机制。结果表明:(1)初始pH 3.0时,沉积液中93.25%(质量分数,下同)～96.67%的钯可有效负载于铝材上。(2)在pH为3.0、纳米钯/铝双金属投加量为2g/L、钯负载量为1.16%(质量分数)、反应温度为25℃下降解初始摩尔浓度为0.389mmol/L的3-CP,反应终了时脱氯率在99%以上。利用纳米钯/铝双金属降解氯代有机污染物具有高效低耗的优势,在实际应用上具有较好的前景。     

超声波和零价铁联用对氯代苯酚脱氯降解作用的研究

采用超声波和零价铁联用对氯代有机物3氯苯酚(CP)、2,4-二氯苯酚(DCP)和2,4,6-三氯苯酚(TCP)模拟废水进行了脱氯处理研究。以单因素法, 考察了铁粉初始投加量、溶液的初始浓度、超声波功率和溶液的pH值等因素对氯代酚降解的影响，并探讨了降解反应动力学。结果表明，超声波和零价铁联用对氯酚具有显著的降解效果，当水样初始浓度为25 mg/L，溶液pH呈弱酸性，超声波功率为200 W时，氯代酚的脱氯效率达到最大值。降解反应符合准一级反应，CP、DCP和TCP的反应速率常数分别0.0613 h^-1、0.374 h^-1和0.197 h^-1。     

零价铁修复受三氯乙烯污染地下水的实验研究

通过批实验和柱实验研究了三氯乙烯（TCE）初始浓度、四氯乙烯(PCE)等对零价铁去除三氯乙烯的影响，并建立了三氯乙烯降解的反应动力学方程。结果表明：（1）零价铁对TCE具有较好的降解效果，反应符合准一级反应动力学方程，表观反应速率常数随TCE浓度的增加而减小；（2）在铁粉充足的条件下，TCE初始浓度对降解效果影响不显著，且TCE去除率皆可达到90%以上；（3）PCE的存在抑制了TCE的脱氯反应。PCE和TCE共存时，TCE的最大去除率仅为64.2%；TCE脱氯反应的表观反应速率明显降低，反应半衰期由TCE单独存在时的6.8～9.7 h增大到66 h～346.5 h。     

高岭土负载纳米铁镍双金属去除水中偶氮染料直接耐晒黑G

采用液相还原法制备焙烧高岭土负载纳米铁镍双金属（CK-Fe/Ni）。考察了在不同条件下,如pH、投加量、初始浓度、温度等,对负载型纳米铁镍双金属降解水中偶氮染料直接耐晒黑G的影响及动力学研究。结果表明：在pH=9.49、温度为30℃、负载型纳米铁镍双金属的投加量为1.05 g/L、搅拌速度为60 r/min,经过20 min反应后,负载型纳米铁镍双金属降解水中偶氮染料直接耐晒黑G的去除率达到了99.98%。吸附和电镜表征结果表明,作为载体的焙烧高岭土起着吸附直接耐晒黑G和分散纳米铁镍双金属颗粒的作用导致反应活性提高。降解动力学数据表明,负载型纳米铁镍双金属对直接耐晒黑G的降解过程符合伪一级反应动力学规律,速率常数k随负载型纳米铁镍双金属的投加量的增加而提高,表观活化能为19.72 kJ/mol。最后,利用高岭土负载纳米铁镍双金属对废水处理,结果表明,负载型纳米铁镍双金属在实际废水中对直接耐晒黑G的去除率达到了99.98%。     

炭基纳米铁粉对土壤中2,4-二氯苯氧乙酸去除的研究

以水稻秸秆生物炭和纳米铁粉为原材料制备炭基纳米铁粉,并利用其降解土壤中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了不同2,4-D初始浓度、pH、温度以及超声波存在条件下对2,4-D降解的影响,分析了炭基纳米铁粉对2,4-D的降解机制。结果表明:在炭基纳米铁粉添加量为0.5%(质量分数),2,4-D初始质量浓度为10 mg/L,溶液pH为4.5,温度25℃的试验条件下,16h后2,4-D降解率可以达到88.0%;随着2,4-D初始浓度的增加,2,4-D降解率显著降低,但2,4-D降解的表观速率常数变化不大;反应体系温度的升高会加快2,4-D的降解速率;试验得出2,4-D降解脱氯反应的活化能为24.50kJ/mol,说明脱氯反应是由表面化学反应所主导;较低pH和400 W超声波的存在更有利于炭基纳米铁粉对土壤中2,4-D的降解。     

钯/铝双金属体系对3-氯酚的脱氯降解

研究了钯/铝双金属体系对水相中3-氯酚的催化脱氯降解效果,通过置换沉积制备了钯/铝双金属颗粒,考察了该双金属颗粒的稳定性以及溶液pH和钯负载量对脱氯效果的影响。结果表明,pH在4.0以下的酸性条件,钯负载量在1.43%时,可实现水相中3-氯酚的有效脱氯,反应30 min后0.389 mmol/L的3-氯酚转化率可达99%以上,产物主要为苯酚,而钯/铝颗粒在重复测试中能保持较好的稳定性,这与铝基材表面自发形成的氧化膜有关。钯/铝材料表征的结果表明,钯颗粒高度分散在铝基材表面,并极大地提高了铝基材的表面积,从而有助于后续的脱氯反应。     

Cu/Fe和Ni/Fe双金属处理模拟地下水中的铬

研究了零价铁(Fe0)、Cu/Fe、Ni/Fe双金属作为渗透反应格栅(PRB)反应介质对地下水中六价铬〔Cr(Ⅵ)〕去除性能。采用烧杯批次实验研究了铜负载率、镍负载率、投加量及pH对Cr(Ⅵ)去除效率的影响。采用柱模拟室验考察Fe0、Cu/Fe和Ni/Fe双金属作为PRB反应介质对地下水中的Cr(Ⅵ)去除效果。实验结果显示,相对于Fe0,双金属去除效率显著提高,去除效果可达99.7%,速率也是Fe0单独作用时的2倍。Cu/Fe双金属系统随着铜负载率增加去除效率增加,铜负载率达到10%以后,去除效率不再增加,开始有降低的趋势;Ni/Fe双金属系统呈现相同趋势。Cu/Fe、Ni/Fe投加量越大,对Cr(Ⅵ)去除效果越好,并且酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的去除。对于Cr(Ⅵ)的去除,Cu/Fe和Ni/Fe双金属比Fe0更具有长效性,其寿命是Fe0单独作用时的2倍以上。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒，研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2，3-DCP、2，4-DCP和2，6-DCP）的脱氯反应。结果表明，合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好，粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果，3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2，6-DCP〉2，4-DCP〉2，3-DCP，脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

Ni/Fe双金属降解四氯化碳和四氯乙烯的对比试验

以四氯化碳(CT)和四氯乙烯(PCE)为目标污染物,以批试验方法研究Ni/Fe双金属对CT和PCE的还原性脱氯.结果表明:Ni/Fe双金属可有效去除水中的CT和PCE;Ni/Fe双金属对CT和PCE的降解反应均符合准一级反应动力学方程;在相似的反应条件下,Ni/Fe双金属对CT和PCE脱氯的反应速率常数(kobs)之比为1.48和1.67,说明Ni/Fe双金属对CT的脱氯速率要快于对PCE的脱氯速率;Ni/Fe双金属可对PCE完全脱氯,但对CT脱氯过程中产生少量三氯甲烷(TCM).     

超声波-空气体系对溶液中五氯酚的降解

以五氯酚(PCP)为目标污染物,研究了超声波-空气体系对PCP降解的可行性和降解特性。溶液温度和初始pH对五氯酚吹脱作用实验表明,在弱酸性和碱性条件下空气对五氯酚基本无吹脱作用;空气流量、初始pH、温度、反应物浓度等因素对超声波-空气体系降解五氯酚的影响实验表明,当空气流量为25 m L·min~(-1),pH=5时,去除效果最优,低温、低浓度有利于五氯酚降解;考察了5种常见金属离子对强化降解五氯酚的影响,其强化作用顺序依次为Fe~(2+)Cu~(2+)Al~(3+)Zn~(2+)CKMg~(2+)(CK为空白),Fe~(2+)与体系之间存在协同效应;降解机理研究表明,体系对五氯酚的降解以自由基氧化作用为主,H_2O_2氧化为辅,空气的加入能明显促进H_2O_2的产生,加入Fe~(2+)后,H_2O_2与之反应生成·OH,导致H_2O_2含量急剧减少。     

零价铁活化过硫酸钠降解含油废水

将零价铁活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术应用于处理含油废水。研究了过硫酸钠浓度、零价铁投加量、p H值对油降解率的影响,分析了反应过程中S2O2-8和Fe2+的浓度变化。通过投加柠檬酸强化了降解效率,并探讨了油降解的动力学过程。结果表明,零价铁活化产生硫酸根自由基是处理含油废水行之有效的手段。当过硫酸钠浓度119 mg·L~(-1)、Fe0投加量为50 mg·L~(-1)、p H=1.0,反应4 h后油降解率达到79.26%。Fe/Ps体系中,存在不同的主反应过程,其中Fe2+为主要活性物质,其浓度与降解速率正相关。适量投加柠檬酸可以优化控制Fe2+浓度,油降解率可提高20.64%。油降解动力学过程用准一级动力学方程描述。     

Pd/Fe催化脱氯水中PCE的动力学研究

以GC-MS为分析方法，采用Pd／Fe双金属对水溶液中四氯乙烯（PCE）进行了催化还原脱氯处理，考察了PCE初始浓度、钯含量、Pd／Fe用量和溶液初始pH值等各因素对脱氯效果影响及还原动力学规律。结果表明，Pd／Fe双金属对PCE有较好的还原脱氯效率，反应遵循准一级反应动力学规律，以反应物PCE浓度为参照的反应速率常数K变化范围为0．019min^-1～0．16min^-1，对应的PCE半衰期从6min到36min，揭示反应有可能是在过量的Pd／Fe双金属表面进行。当PCE溶液初始浓度为1mmol／L，投加1．2g钯含量为0．03％的Pd／Fe双金属，在25℃下反应60min，PCE的脱氯率达到95％以上。增大钯含量和Pd／Fe用量可有效提高脱氯率，在初始pH值为弱酸性条件下有利于还原脱氯反应进行。     

纳米零价铁的制备及其去除水中对氯硝基苯的研究

通过FeSO4与KBH4反应,利用液相还原法制备纳米零价铁颗粒(NZVI),用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。在常温常压下利用纳米铁还原废水中的对氯硝基苯(p-CNB),探讨了反应条件对还原率的影响。结果表明,制备过程中碱性物质(NaOH)的添加可以明显减小颗粒粒径,增大比表面积,提高纳米铁还原反应的效率。NZVI对于对氯硝基苯有很好的去除效果,NZVI用量、p-CNB初始浓度和pH值均对其去除效率产生影响。在纳米铁投加量为1 g/L,pH=2的条件下,添加NaOH的纳米铁能在120 min内将质量浓度为50 mg/L的对氯硝基苯基本完全降解,降解率为98.8%。此外,还对NZVI还原对氯硝基苯的机理进行了初步探讨。     

超声波/纳米铁协同降解氯代苯酚的试验

通过间歇试验对超声波/纳米铁协同降解氯代苯酚(CPs)废水进行了研究,结果表明,超声波/纳米铁协同对CPs的降解率明显高于单纯超声波和单纯纳米铁的降解率;协同体系、单纯超声波和单纯纳米铁降解CPs均符合准一级反应动力学,协同体系的降解速率较单纯超声波提高了5.1~5.6倍,较单纯纳米铁提高了17.7~21倍,并且比它们的几何迭加值高4倍以上;氯代苯酚降解的准一级速率常数和降解率满足以下规律:PCP>2,4,5-TCP>2,4-DCP>3-CP;探讨了混合废水的降解:在混合废水体系中,结构易裂解的优先降解,然后为浓度高的优先降解。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

膨润土负载硫化纳米零价铁去除对硝基苯酚的研究

以具有较大比表面积和良好吸附性能的膨润土作为载体,制备了膨润土负载硫化纳米零价铁,并利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及比表面积等手段表征膨润土负载硫化纳米零价铁的特性。研究了膨润土负载硫化纳米零价铁的硫铁比(摩尔比)、投加量、初始pH对对硝基苯酚(PNP)去除的影响,并对PNP降解机理进行了初步探究。结果表明,膨润土负载硫化纳米零价铁比表面积为33.06m~2/g,大于膨润土的比表面积(26.72m~2/g),负载的纳米零价铁颗粒分散均匀。当硫铁比为0.011 2、投加量为0.5g/L、初始pH为5.0时,10min基本能把1L1.5mmol/L的PNP完全降解,具有最大的去除速率和去除率。PNP的最主要降解产物为对氨基苯酚。     

CTAB改性纳米零价铁的制备与橙黄Ⅱ的降解

以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为分散剂,制备改性纳米零价铁颗粒(CNZVI)。比表面积、XRD、SEM和TEM表征结果表明改性的CNZVI比未改性纳米零价铁颗粒(BNZVI)粒径更小、更均匀,具有更好的分散性能和抗氧化性。首次考察了CNZVI对于水中染料橙黄Ⅱ的脱色降解效果。CNZVI对橙黄Ⅱ的脱色率和降解速率均优于未改性纳米铁颗粒BNZVI,脱色率在反应进行10 min后趋于稳定。考察了溶液p H、初始浓度、NZVI投加量和温度对反应脱色率的影响。p H值和初始浓度越高,脱色率越低;脱色率随着投加量和温度提高而增大。最后优化反应条件为:p H值5.96,初始浓度100mg/L,NZVI投加量0.2 g/L,反应温度293 K,CNZVI对橙黄Ⅱ的脱色率为91.8%,比BNZVI的脱色率高出16.1%。动力学分析表明,CNZVI对橙黄Ⅱ降解反应符合伪一级反应动力学。     

超声波/零价铁降解对氯苯胺性能及机理研究

在超声波/零价铁体系中考察了溶液初始pH值、浓度对对氯苯胺降解的影响.在pH值为3～11范围内最佳条件为pH=9;初始浓度为0.1、0.2和0.4 mmol/L时的降解率(180 min)分别为83.2%、63.5%和36.1%.对氯苯胺在单纯铁粉、单纯超声波和超声波/零价铁3种体系中降解符合拟一级反应动力学规律,速率常数分别为6.83×10-4、3.95×10-3和1.01×10-2 min-1,增强因子为218%,表明铁粉与超声波对对氯苯胺降解有明显的协同效应.在体系中加入自由基捕捉剂正丁醇能抑制对氯苯胺的降解,证实对氯苯胺降解主要是依靠羟基自由基的氧化作用.     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明:零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L~(-1)时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g~(-1)(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L~(-1)和40 g·L~(-1)的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

超声波／纳米铁协同降解氯代苯酚的试验

通过间歇试验对超声波／纳米铁协同降解氯代苯酚（CPs）废水进行了研究，结果表明，超声波／纳米铁协同对CPs的降解率明显高于单纯超声波和单纯纳米铁的降解率；协同体系、单纯超声波和单纯纳米铁降解CPs均符合准一级反应动力学，协同体系的降解速率较单纯超声波提高了5．1-5．6倍，较单纯纳米铁提高了17．7～21倍，并且比它们的几何迭加值高4倍以上；氯代苯酚降解的准一级速率常数和降解率满足以下规律：PEP〉2，4，5-TCP〉2，4-DCP〉3-CP；探讨了混合废水的降解：在混合废水体系中，结构易裂解的优先降解，然后为浓度高的优先降解。