Fe3O4/CeO2复合材料催化降解橙黄G的效能及降解途径

为研究磁性纳米Fe₃O₄/CeO₂复合材料在高浓度难降解有机废水处理中的应用,利用共沉淀法制备Fe₃O₄/CeO₂复合材料,并将其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄G染料废水,利用单因素法优化出最佳降解工艺,同时利用TOF-MS/MS(飞行时间质谱)检测降解中间产物,推测出可能降解途径.结果表明,当Ce/Fe为1 :1(质量比)时制备的Fe₃O₄/CeO₂复合材料催化效果最佳.最佳降解工艺条件:初始pH为2.0,温度为30 ℃,H₂O₂投加量为30 mmol/L,Fe₃O₄/CeO₂复合材料的投加量为2.0 g/L,初始ρ(橙黄G)为50 mg/L.在最佳降解工艺条件下反应120 min后,橙黄G去除率为96.2%,TOC去除率为65.0%,Fe₃O₄/CeO₂复合材料至少可重复利用6次.研究显示,橙黄G降解主要有三条可能的降解途径,包括偶氮键断裂、偶氮键与苯环断开、脱磺酸基、羟基化以及开环等过程,共检测出八种可能的降解中间产物,主要有苯胺、苯酚、萘酚以及羧酸等.      

纳米CNTs/Fe_3O_4修饰石墨电极电Fenton降解苯酚

以多壁碳纳米管(CNTs)为载体,采用共沉淀法制得纳米CNTs/Fe3O4材料。对纳米CNTs/Fe3O4材料进行了TEM、XRD表征。合成的纳米CNTs/Fe3O4材料修饰石墨电极用作阴极,并对苯酚进行电化学降解研究。考察了电压、pH值对苯酚降解的影响,在优化的条件下,电压为5 V、pH值为5、对150 mg/L苯酚原液降解120 min,降解率可达92%。探讨了纳米材料修饰石墨电极的电化学行为,表明纳米CNTs/Fe3O4材料修饰电极能够促进O2生成H2O2,纳米Fe3O4中的Fe与H2O2发生Fenton反应,产生·OH氧化降解苯酚。     

纳米Fe_3O_4/膨润土的制备、表征及光催化降解焦化废水

以铝柱撑膨润土负载纳米Fe_3O_4制备出性能良好的复合型催化剂。结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对催化剂的晶相、比表面积和粒度进行表征。负载的纳米Fe_3O_4粒径约为20～30nm,均匀分散到膨润土表面,未发生明显的团聚。在紫外光作用下用该催化剂对焦化厂二沉池出水进行深度处理。结果表明,在催化剂投加量为0.7 g/L,pH为2.5,温度40℃,H_2O_2初始浓度为17.6mmol/L的反应条件下,二沉池出水(化学需氧量COD=140mg/L,色度=400度)经催化氧化降解后,COD和色度可分别降低到54.44 mg/L和10度,达到国家工业再生用水水质标准GB/T 19923-2005(COD≤60 mg/L,色度≤30度)。催化剂重复使用4次时,废水COD和色度去除率保持稳定。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的降解研究

采用纳米Fe3O4降解溶液中的2,4-D,考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4的投加量、溶液pH对2,4-D降解效率的影响,并探讨了2,4-D的降解机理。实验结果表明,Fe3O4对2,4-D有明显的降解作用,纳米Fe3O4的降解效果优于微米级Fe3O4,降解过程中溶液中的氯离子浓度随着2,4-D的降解而升高,Fe3O4对2,4-D的降解机理是还原脱氯。当2,4-D初始浓度在0～10mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大。在2,4-D初始浓度为10mg/L、pH3.0、纳米Fe3O4投加量300mg/L时降解效率最高,48h内2,4-D的降解率可达40%。     

复合纳米Fe_3O_4的制备及其控磷效能的研究

采用氧化沉淀法在羧甲基纤维素(CMC)体系中制备了以纳米Fe3O4为核心,外包覆羧甲基纤维素的复合纳米Fe3O4.对比研究了复合纳米Fe3O4和微米Fe3O4对水中磷的吸附以及对土壤中磷的固化,并考察了添加纤维素酶在此过程中所起的作用.结果表明,在水中微米Fe3O4的平衡吸附量为3.2 mg/g,而复合纳米Fe3O4为2.1 mg/g.当将纤维素酶(用以降解包覆在氧化铁表面的羧甲基纤维素)添加到复合纳米Fe3O4吸附磷的溶液中,复合纳米Fe3O4的除磷效率(86%)接近于微米Fe3O4(90%),说明羧甲基纤维素的存在减弱了复合纳米Fe3O4的吸附能力.在土柱实验中,将2种Fe3O4悬浊液注入到10 cm高的土壤柱中,72%的复合纳米Fe3O4穿过土壤柱溢出,而微米Fe3O4完全滞留在土壤柱中没有溢出.原始土壤的固磷率为30%,注入复合纳米Fe3O4的土壤固磷率达到45%,而将纤维素酶和复合纳米Fe3O4一起注入土壤中固磷效率提高到74%.     

水体系中Fe(II)/S2O82--S2O3 2-降解敌草隆的研究

在初始pH 值为7.0 的水体系中,通过正交实验确定了Fe(II)/S2O82--S2O32-降解敌草隆的最佳操作条件:Na2S2O8 浓度2.0mmol/L, Fe(II)浓度1.0mmol/L,Na2S2O3 浓度0.5mmol/L,反应时间120min.在此条件下0.1mmol/L 敌草隆降解率达到91.3%.利用乙醇和叔丁醇作为分子探针,采用分子探针法的竞争实验鉴定了体系中产生的SO₄^-· 和 ·OH     

多孔ZnO/膨润土臭氧催化剂的制备及表征

以钠基膨润土为催化剂载体,Zn(NO_3)_2为锌源,硫酸和炭粉为改性剂,采用膨润土-Zn(NO_3)_2溶液混合法制备了多孔Zn O/膨润土臭氧催化剂,通过对酸性大红模拟染料溶液臭氧进行催化降解实验,考察了H2SO4质量分数、加炭质量分数、Zn(NO_3)_2浓度和焙烧温度等因素对催化剂性能的影响,并通过XRD、BET技术对催化剂的结构进行了表征分析。实验结果表明:催化剂的最佳制备工艺条件为H_2SO_4质量分数为10%、加炭质量分数为6%、Zn(NO_3)_2溶液浓度为1.0 mol/L和焙烧温度为500℃,对染料的降解率最大可达94.56%。     

纳米Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/Ce O2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,在Fe3O4/Ce O2-H2O2非均相类Fenton体系中对目标污染物的降解进行研究,考察催化剂的催化效果和温度、p H、H2O2投加量等因素对催化剂催化效果的影响.结果表明,以纳米Fe3O4/Ce O2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/Ce O2的催化效果不断提高;在偏酸性环境中,p H越低催化效果越好,p H=2时反应去除效率可达96.67%;随着H2O2投加量的增加,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为15 mg·L-1时去除效果最好可达99.47%;随着催化剂投加量的增加,同样出现了处理效果先升高后降低的现象,投加量为0.5 g·L-1时催化效果最好可达99.64%.在以纳米Fe3O4/Ce O2为催化剂的非均相类Fenton体系中,3,4-二氯三氟甲苯的降解符合一级反应动力学,反应所需活化能较低只需30.26 k J·mol-1.     

磁性纳米Fe_3O_4对毒死蜱的增效和催化降解研究

应用溶剂热法制备了磁性纳米Fe3O4(NMFO),并用聚乙二醇-6000对其进行改性,使纳米Fe3O4表面由亲水性转变为亲脂性,从而实现与亲脂性毒死蜱的复合。纳米Fe3O4的加入使毒死蜱的生物活性明显提高。室内毒力试验结果表明:含0.2%纳米Fe3O4的Fe3O4/毒死蜱制剂的毒力在室内和紫外光照下分别是同浓度纯毒死蜱的3.84倍和4.17倍;其降解率也显著提高,纳米Fe3O4/毒死蜱制剂在太阳光照下放置10 d,其降解率可达93.2%,相同条件下纯毒死蜱的降解率是10.14%,而将添加或未添加纳米Fe3O4的毒死蜱于暗处放置相同的时间,其降解率分别为1.21%和0.23%。