Fe2+-热活化过硫酸钠氧化降解菲及其对土壤的影响

在模拟菲污染土壤中用β-环糊精(β-CD)作为Fe²⁺螯合剂,考察了Fe²⁺-热(45℃)活化过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化降解菲的效果及其对土壤的影响。结果表明,Na₂S₂O₈∶菲=80、Fe²⁺∶Na₂S₂O₈=1/3、β-CD∶Fe²⁺=1/10(均为摩尔比)时,菲的降解率最高,达85.1%。Fe²⁺活化时主要自由基为SO^-₄·和·OH,而热活化时主要为·OH。根据中间产物推测菲的两条降解途径为：自由基攻击菲的9、10位点生成(1,1’-联苯)-2,2’-二甲醛或攻击2、3位点氧化开环生成2-乙基-6-甲氧基萘,再形成邻苯二甲酸二丁酯,最终矿化为CO₂和H₂O。土壤氧化修复后,pH降低,氧化...     

富里酸和Ca2+共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导生成次生高铁矿物的影响

为揭示富里酸和Ca²⁺共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化酸性矿山废水(AMD)中的Fe²⁺和形成次生高铁矿物的影响,分析了pH、Fe²⁺氧化率、铁沉淀率以及次生高铁矿物矿相、基团等相关指标。结果表明,Ca²⁺确实具有提高嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化Fe²⁺的能力。低质量浓度(0.2 g/L)的富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性的提高具有促进作用,高质量浓度(0.4 g/L)的富里酸具有抑制作用,而增加Ca²⁺反过来能够减弱高浓度富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的抑制作用。对形成的次生高铁矿物进行X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)分析,结果表明高浓度富里酸促进了另一次生高铁矿物草黄铁矾的生成。     

硝基苯类废水的全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺优化与工程验证

针对企业硝基氯苯装置产生的高毒性、难降解的硝基苯类废水,开发出全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺,并分别优化了零价铁还原和芬顿氧化的工艺条件。结果表明,pH为2.0、零价铁投加量为220 mg/L时,废水中硝基苯类物质的去除率可达98.5%以上。出水pH约为3.0,继续投加3000 mg/L的H₂O₂,Fe²⁺投加比按C(Fe²⁺,mg/L):C(H₂O₂,mg/L)=1:10,1 h内COD去除率可达90%以上,且B/C由0.08提高到0.45。可见该组合预处理工艺可大幅削减废水毒性、改善可生化性,且直接运行成本仅为26.28元/吨,具有良好的环境和经济效益。     

微电解-Fenton深度处理制药废水影响因素与参数控制

采用铁炭微电解-Fenton联合工艺深度处理制药废水生化出水,探讨了初始pH、曝气量、反应时间等因素对微电解出水Fe2+和Fe3+变化规律、COD降解速率以及后续Fenton氧化效果的影响,为优化微电解-Fenton氧化联合工艺提出了微电解间歇加酸的理论。间歇加酸可提高微电解系统中COD降解速率和Fe2+含量,使后续Fenton氧化无需投加FeSO4·7H2O即可达到较好的COD去除效果。结果表明,当初始pH=2.5,曝气量为0.6 m3/h,间歇加酸30 min/次,微电解反应2 h,出水投加1 mL/L的H2O2进行Fenton氧化2 h,COD总去除率可达81.33%;间歇加酸30 min/次可将微电解反应2 h出水Fe2+浓度从50 mg/L提高至151 mg/L,COD降解速率从10.6 mg COD/(L·h)提高至22.2 mg COD/(L·h)。     

利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明：通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1 089 mg·(g·L)^-1。在酒糟用量为10 g·L^-1,骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^-1,初始硝态氮(NO3--N)为(41.53±0.1) mg·L^-1时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^...     

BAP/O3复合氧化体系对SMP的降解性能

研究了碳酸氢钠活化过氧化氢法(BAP)、芬顿高级氧化技术(Fenton)、臭氧氧化技术(O₃)及其复合工艺对三磺钻井液中的主要成分磺化酚醛树脂(SMP)的降解效能。遴选出BAP/O₃复合体系作为降解磺化酚醛树脂的最佳工艺,并探究了复合氧化相互作用机理。结果表明,复合配方去除SMP效果优劣顺序为(BAP/O₃)>(BAP/Fenton/O₃)>(BAP/Fenton)>(Fenton/O₃);除BAP和Fenton分段复合取得更佳效果外,其他3种复合配方均在同时添加时取得更佳的降解效果;BAP/O₃复合对SMP取得了最佳的降解和矿化作用,最大SMP去除率为95.92%。淬灭剂实验表明,BAP/O₃复合氧化体系中的主要活性氧化剂为碳酸根自由基(·CO₃^-)、超氧自由基(O₂^-·)和羟基自由基(·OH),其中·CO₃     

两级预处理/MBR工艺处理制药废水

湖北西北部某工业园已建成污水处理厂(反应沉淀/水解酸化/MBR工艺)以处理合成制药废水为主,由于其预处理段处理效果难以满足后续MBR工艺要求,导致出水水质不能达到国家相关标准,急需升级改造。针对该合成制药废水污染物成分复杂、污染当量大、冲击负荷高、可生物降解性差以及水量水质变化大等特点,采用铁碳微电解/水解酸化两级预处理工艺对该制药废水进行强化预处理,并建立两级预处理/MBR工艺进行小试实验,实验结果表明,铁碳投加量为400g·L~(-1),铁碳质量比为4∶5,HRT=3 h,pH=4,曝气量为3 L·min-1时,一级预处理效果较好,铁碳微电解对COD去除率达47.50%,废水可生化性由0.23提升到0.38;二级预处理水解酸化将废水可生化性由0.38提升至0.46,促使MBR工艺运行效果大幅提升,最终出水达到《化学合成类制药工业水污染排放标准》(GB 21904-2008)。     

催化芬顿氧化处理苯酚废水

通过在Fenton体系中加入新型催化剂OR-SON,研究其催化Fenton反应的效果并探究其催化Fenton技术的原理。研究不同pH条件下OR-SON的催化特性,得出不同条件下其催化H_2O_2分解和催化Fenton反应降解苯酚的效果。结果发现,当pH=3时,OR-SON对Fenton反应有较强的催化能力,使H_2O_2的分解率提高了60%。同样在酸性条件下,OR-SON催化Fenton反应对苯酚的去除比Fenton反应更快速,去除率达到95%。当pH=7时,苯酚去除率仅为14.8%。自由基抑制实验表明,·OH是OR-SON催化Fenton反应的主要活性产物。说明在酸性条件下OR-SON强化Fe2+和Fe3+的循环,使得Fe~(2+)能不断地催化H_2O_2产生·OH,提高了H_2O_2分解效率,同时提高了苯酚的去除率。     

硫酸铜类芬顿法去除双酚A

在水处理应用中,为解决Fenton法通常需较低pH的局限性,提出了以硫酸铜为催化剂的类芬顿反应体系,以双酚A(BPA)为目标污染物,分别考察了催化剂用量、H_2O_2用量、反应温度、BPA初始浓度和pH对BPA去除效果的影响,分析了反应过程中pH和羟基自由基浓度的变化。结果表明:在催化剂用量为0.8 g·L~(-1)、H_2O_2为78 mmol·L~(-1)、BPA为152 mg·L~(-1)、反应温度为75℃、反应时间为65 min的条件下,BPA和TOC的去除率分别为95.4%和85.9%;所建立的硫酸铜类芬顿反应体系,相比Fenton反应体系具有更宽的pH适应范围,可以在pH=3.0～10.1下进行反应,无需调节反应液的pH,且出水水质颜色好,成本低。以上研究结果可为有机废水的高效处理提供理论与技术支持,具有广阔的应用前景。     

玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S^2-为单一电子供体,阴极以NO3^-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^-3 A·cm^-2)和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S^2-出水质量浓度由120 mg·L^-1降至1.08 mg·L^-1,去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO₄^2--S,阴极室NO₃^--N去除率...     

Fenton氧化降解垃圾渗滤液中COD的动力学研究

对絮凝预处理后的垃圾渗滤液进行Fenton氧化处理。通过微分法对Fenton氧化的反应级数进行求解,确定其反应级数为2,并初步建立了Fenton氧化的动力学模型,即1/c=1/c0+kt,由此建立起来的降解的动力学模型与实验数据相吻合;在4个实验基准条件下———初始COD浓度为960 mg/L、pH值4、H2O2投加量0.4 mol/L、nH2O2/nFe2+3∶1,探讨了其中某一变量对反应速率的影响。实验水样为絮凝反应出水,进水COD浓度为912～960 mg/L,出水COD浓度为80～112 mg/L,COD去除率在87%～92%之间,表明Fenton试剂能够有效地处理垃圾渗滤液。     

微波强化Fenton技术对焦化废水生化出水的深度处理

针对焦化废水生物处理后COD难于达标排放的问题,以焦化废水生化出水为对象,对微波强化Fenton技术(频率915 MHz)的深度处理效果和反应机理进行了探讨。结果表明:在Fe~(2+)和H_2O_2投加量分别为1.8 mmol·L~(-1)和15.6 mmol·L~(-1)条件下,Fenton处理方法对COD的最佳去除率仅为18%,利用微波强化Fenton技术对COD的去除率可提升到77%,出水COD可降至52 mg·L~(-1),满足《炼焦化学工业污染物排放标准》;通过比较Fenton和微波强化Fenton反应出水过滤后的COD,发现Fenton反应对COD的去除率可由18%提升至72%,表明泥相可进一步吸附部分COD;而微波强化Fenton反应的COD去除率仅略微提高至81%,表明氧化是微波强化Fenton反应的主要作用机理,这可能与微波辐射通过热效应或非热效应可加快羟基自由基的生成、从而提高了氧化反应效率有关。以上结果表明,微波强化Fenton反应是焦化废水达标排放的一种可供选择的技术,可为目前我国焦化废水处理和达标排放处理技术的选择提供借鉴。     

微曝气Fenton氧化法处理模拟双酚A废水的效果及其生物验证

研究了微曝气Fenton氧化法关键工艺参数对模拟双酚A（BPA）废水处理效果的影响，并从活性污泥性质和污染物去除率两方面，采用膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)对微曝气Fenton氧化法的处理效果进行了实验验证，为实现BPA废水的生物处理奠定基础。结果表明，初始pH值、反应时间、H₂O₂/COD(质量浓度比)、H₂O₂/Fe²⁺ (摩尔浓度比)、反应温度及曝气量均对预处理效果有较大影响，在最佳条件下，COD去除率可达70%，BOD/COD值则由原废水的0.02提高到0.50以上。MBR处理上述出水的结果表明，经微曝气Fenton氧化处理BPA的废水，可较好地适应后续的生化处理。     

Fenton试剂协同TiO_2光催化降解三氯乙酸及协同机理

为了研究Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸(TCAA)的反应及其协同机理,在自制的光催化反应装置中分别考察了Fenton、UV/TiO2及Fenton/UV/TiO23个反应对TCAA的降解情况。研究结果表明,在TCAA初始浓度为2.0 mg/L,TiO2用量为1.0 g/L,紫外辐射光源为15 W(λmain=254 nm)的实验条件下,Fenton试剂协同TiO2光催化降解TCAA反应在pH 3~7范围内均有较高的降解率;TCAA在Fenton、UV/TiO2及Fenton/UV/TiO23个反应中的一级反应速率常数分别为0.0009、0.0131和0.0456 min-1;Fenton试剂与TiO2光催化反应间存在较明显的协同效应,其协同机理主要体现在两个方面:一是紫外光激发Fe(OH)2+和H2O2分解产生更多的·OH,二是Fenton试剂中部分被氧化成的Fe3+可与TiO2表面的光生电子结合被还原为Fe2+,抑制了光生电子与空穴的复合,从而提高了TiO2光催化降解TCAA的效率。     

银赋存形态对钴酸镧催化燃烧碳烟性能影响的研究

控制柴油车尾气排放的关键是提高碳烟催化燃烧的低温活性。采用溶胶-凝胶法和浸渍法合成不同银赋存形态的钴酸镧(LCO),考察不同银赋存形态对碳烟催化燃烧性能的制约机制。结果表明,当煅烧温度为250、450℃时,LCO表面的银分别为Ag₂O和Ag⁰;当煅烧温度为700℃时Ag⁰与Ag⁺形态共存。煅烧温度为250℃、采用溶胶-凝胶法和浸渍法合成的催化剂表现出最佳的催化性能,归因于Ag₂O与LCO载体之间的相互作用。     

微波辅助Cu(Ⅱ)-Fenton体系催化氧化处理对硝基苯酚废水

为了拓宽Fenton反应pH范围,提高降解效率、减少药剂用量,向Fenton体系中添加辅助催化剂Cu(Ⅱ),并对微波辅助催化氧化对硝基苯酚(PNP)模拟废水工艺进行了研究。提出微波辐照-放置处理工艺,并与普通全过程微波处理工艺进行了比较。结果表明,该体系处理工艺将Fenton反应最佳pH范围由2.0~3.5拓宽到2.0~5.5;在pH=5.0时,对于100 mg/L的PNP溶液,当[Cu2+]=0.8 mg/L、[Fe2+]=3.0 mg/L、[H2O2]=0.2 g/L,微波功率250 W,辐照2.0 min、放置4.0 min,PNP去除率可达98%以上;辅助催化剂Cu2+的加入增强了氧化效果,同时节约药品20%以上。通过对比实验发现,Cu2+与Fe2+发生了某种作用机制,联合促进了体系中·OH的生成。该反应体系不仅将传统Fenton反应体系狭窄的pH值范围延伸到接近中性的区域5.0~5.5,又可在短时间内使PNP去除率达到98%以上。     

石墨烯/碳化钴钼复合材料作为微生物燃料电池阴极催化剂的研究

用改良Hummers法和碳热还原法分别制备了石墨烯和碳化钴钼。用透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了材料的形貌和结构。用循环伏安(CV)表征了其氧还原(ORR)催化性能,结果表明,复合材料的氧还原峰电流和起峰电位均大大优于单一材料。旋转圆盘电极(RDE)实验表明复合材料的氧还原反应为高效的四电子转移过程。含有6 mg·cm~(-2)石墨烯/碳化钴钼复合材料作为阴极催化剂的微生物燃料电池(MFCs)最大功率密度为418 mW·m~(-2),达到商业铂碳的68.3%。因此,廉价的石墨烯/碳化钴钼复合材料作为MFCs阴极氧还原催化剂具有巨大的应用潜力。     

Cu~(2+)助芬顿法处理高浓度邻苯二甲酸二甲酯废水

Cu2+可以与H2O2发生类Fenton反应,用Fenton法处理同时含有难降解有机物和Cu2+的工业废水时,Cu2+对于Fenton氧化难降解有机物的反应具有促进作用。本实验在高浓度邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和Cu2+组成的模拟工业废水中投加Fenton试剂(Fe2++H2O2),利用Cu2+辅助Fe2+催化Fenton反应氧化难降解有机物。通过正交实验,优选反应条件,并进行单因素实验,分析不同Cu2+浓度、初始H2O2浓度、H2O2∶Fe2+(摩尔比)、pH及温度对DMP去除率的影响,以确定最佳的反应条件,并对反应机理进行了初步探讨。当Cu2+浓度为10 mg/L、DMP浓度为250 mg/L、初始H2O2的浓度为499.5 mg/L、H2O2∶Fe2+的摩尔比为4∶1、温度为20℃时,DMP的去除率最高可达到98.67%。本研究为类芬顿法处理难降解有机物和重金属离子共存的复杂工业废水奠定了基础。     

CaO2及H2O2类Fenton降解土壤石油烃污染

采用H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系和CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系修复土壤石油污染,考察了氧化剂种类、氧化剂投加量、 Fe(Ⅲ)浓度和柠檬酸浓度对柴油降解效果的影响,并进一步研究比较了CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸和H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸2种修复方式对土壤原著微生物群落变化及豌豆植株生长所带来的生态毒性效应。单因素实验结果表明:在其他条件相同的情况下,CaO_2类Fenton降解柴油效果优于H_2O_2类Fenton降解效果;柴油降解率随着氧化剂投加量、Fe(Ⅲ)和柠檬酸浓度的增大呈现先增后降的趋势。当CaO_2浓度为166.67 mmol·L~(-1)、Fe(Ⅲ)浓度为27.78 mmol·L~(-1)、柠檬酸浓度为27.78 mmol·L~(-1)时,反应24 h后,土壤中柴油降解率达到44.14%。生态毒性实验表明:CaO_2类Fenton处理后土壤微生物群落的丰富度和多样性指数均有所提高,H_2O_2类Fenton处理后均有所降低,2种处理方式均在不同程度上改变了土壤微生物群落的优势菌门构成;CaO_2及H_2O_2类Fenton处理均抑制了豌豆植株的生长,发芽率、植株干重、株高、叶绿素含量等测试指标均下降,其中H_2O_2类Fenton处理的抑制效果更为明显。进一步分析可知,CaO_2类Fenton处理技术比H_2O_2类Fenton处理技术更适用于石油污染土壤修复。     

铁酸锰纳米球修饰石墨相氮化碳光催化活化过一硫酸盐去除双酚A

采用水热法制备了铁酸锰(MnFe_2O_4)纳米球修饰的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合光催化剂(MnFe_2O_4/g-C_3N_4),并对其光催化活化过一硫酸盐(PMS)去除内分泌干扰物双酚A(BPA)的性能进行探究。考察了PMS浓度、MnFe_2O_4负载量、催化剂投加量及pH对双酚A去除的影响。XRD、SEM、TEM及FT-IR等结果证明,MnFe_2O_4纳米球已成功负载于g-C_3N_4。光催化实验结果表明,与单独g-C_3N_4相比,MnFe_2O_4/g-C_3N_4光催化活性有明显提升。同时,PMS的加入可进一步大幅提高该复合光催化剂的光催化性能。当PMS浓度为1 mmol·L~(-1)、MnFe_2O_4负载量为20%及催化剂投加量为0.5 g·L~(-1)时,复合催化剂光催化活性最佳,反应2 h后,BPA的去除率达到98%。光电化学测试结果表明,引入MnFe_2O_4后可提升g-C_3N_4光生载流子分离能力。重复性实验结果表明该复合光催化剂具备较好的稳定性。本研究可为新型高效光催化体系的开发及其在环境污染控制领域的应用提供参考。