Mo掺杂FeS2非均相Fenton催化剂的制备及催化性能研究

为提高FeS₂活化H₂O₂降解有机物的性能,本研究通过引入多价金属钼(Mo)制备得到Mo掺杂的FeS₂催化剂(FeS2@Mo),并用于催化降解水中双酚A (BPA).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和结构组成等进行表征.研究了H₂O₂浓度、FeS₂@Mo投加量、初始pH等条件对BPA降解效果的影响.结果表明：(1)Mo掺杂的FeS₂呈现花瓣形球体,尺寸500～1 000 nm.(2)在条件为5 mmol/L H₂O₂、100 mg/L FeS₂@Mo、pH=3.5时降解效果最优,且在该条件下反应10 min时BPA的降解率可达99.1%.(3)淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)试验的结果表明,该体系中的活性物种包括羟基自由基(·OH)、单线态氧(¹...     

磁性Fen+@GO非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝

采用化学共沉淀法制备了磁性Feⁿ⁺@GO（MFGO）纳米复合材料,并将其用于非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝（MB）.扫描电镜、透射电镜和光电子能谱分析表明,催化活性粒子（Feⁿ⁺/铁氧化物）成功负载在GO表面.实验研究了pH值、H₂O₂初始浓度、催化剂投加量等因素对MB降解效果的影响.结果表明,H₂O₂、MFGO和H₂O₂+MFGO体系在反应120min后,MB降解率分别达到7.83%、25.58%和99.19%;在优化条件为H₂O₂浓度0.79mol/L、MFGO用量0.75g/L、pH值8时,MB降解率可达99.90%;在pH值为3~11范围内,MB降解率均在99%以上;MFGO经过6次重复使用后对MB的降解率仍可达到95.08%,是一种pH值响应宽、可磁分离回收的新型非均相催化剂.     

电-Fenton法降解低含盐量反渗透浓缩液中腐植酸

为研究采用碳毡-Pt电-Fenton体系处理模拟低含盐量反渗透浓缩液中的腐植酸的影响因素和降解机制,通过单因素试验,以COD_Cr去除率为评价指标,以Fe2+添加量、通氧量、电流密度、pH为考察因素,探讨了不同条件对电-Fenton体系ρ（H₂O₂）和COD_Cr去除率的影响.结果表明:采用电-Fenton法降解模拟反渗透浓缩液,较低的含盐量有助于COD_Cr的去除,与高含盐量（1 000~2 000 mg/L）相比,在低含盐量（500~1 000 mg/L）条件下COD_Cr去除率提高10%~20%;并且最佳条件下实际电流效率（GCE）达到15.6%,电化学能耗为32 kW·h/kg.最佳反应条件:通氧量为0.3 m3/L,Fe2+添加量为0.1 mmol/L,电流密度为3.5 mA/cm2,pH=3,在该条件下反应180 min时,电-Fenton体系产生的ρ（H₂O₂）为105 mg/L,可使ρ（COD_Cr）由150 mg/L降至16 mg/L,COD_Cr去除率达到90%.研究显示,较宽的pH范围（3~7）内碳毡-Pt电-Fenton体系对腐植酸的降解表现稳定,COD_Cr去除率均达到60%以上.      

Fe2O3@SCe多相芬顿催化剂的制备及其降解放热性能

为研究多相Fenton体系降解有机污水过程的放热规律,为污水处理的能源化利用提供技术支撑,本文以半焦（SCe）为载体,制备了Fe₂O₃@SCe新型复合材料,并对复合材料进行了BET、FTIR、XRD、SEM表征,研究了Fe₂O₃@SCe/H₂O₂多相Fenton体系处理邻苯二胺（OPD）模拟废水的降解性能和放热规律.结果表明,Fe₂O₃均匀负载于SCe颗粒表面,Fe₂O₃@SCe复合材料保留了改性SCe的多孔形态和强吸附性,在3.1~8.9的pH值范围内均表现出较高的催化活性;Fe₂O₃@SCe/H₂O₂多相Fenton体系在去离子水中自身分解和在邻苯二胺模拟废水的降解反应都释放了大量的热量,在[OPD]= 0.04mol/L;pH=7.8;T₀=30℃;[H₂O₂]=0.25mol/L;[Fe₂O₃@Sce]=533g/L;t=180min反应条件下的溶液温度升高数值为7.1℃,降解率为88.2%; H₂O₂的投加浓度是影响反应放热量的主要因素.     

微量铜离子联合碳酸氢盐类芬顿体系降解水中双酚A

基于铜离子(Cu²⁺)的类芬顿体系通常需要较高的Cu²⁺剂量,可能导致二次污染,为解决这一问题,构建了微量Cu²⁺(2.5μmol/L)联合碳酸氢盐活化过氧化氢(Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-)体系用于水中双酚A(BPA)的高效降解.结果表明:在一定范围内,Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-体系对BPA的降解效果随Cu²⁺投加量的升高而上升,随H₂O₂和HCO₃^-投加量的升高呈先上升再降低的趋势.在溶液初始pH值5.06～11.02范围内,BPA均可得到有效去除,且升高反应温度可促进BPA的降解.Cl^-、HPO₄^2-、腐殖酸会抑制BPA...     

3D打印气体扩散电极产H2O2及其对焦化废水的处理研究

利用3D打印技术设计出一种高效产H₂O₂的3D打印气体扩散电极（3D-GDE）并将其应用于电芬顿体系对实际焦化废水降解研究.结果表明3D-GDE阴极H₂O₂产量高达16.1mg H₂O₂/cm²,而相同条件下传统气体扩散电极仅为7.16mg H₂O₂/cm².通过考察不同因素对阴极产H₂O₂影响可知：酸性条件更有利于产H₂O₂;电流从200mA提高到250mA,其H₂O₂产量从250mg/L提高到450mg/L,但是继续提高电流时（250~300mA）,H₂O₂并没有明显增加.将3D-GDE电极应用于电芬顿对实际焦化废水处理,在最适宜条件下,可以实现对焦化废水有效矿化（4h电解后高达80%）,其降解过程中三维荧光指纹分析也直接证明了该体系的高效性.Microtox毒性实验表明,3D-GDE电芬顿体系可以有效的降低焦化废水体系的毒性,其最低能耗为0.9kW·h/g TOC.     

Fenton氧化降解2-硝基-4-甲氧基苯胺的特性和动力学特征

为探究Fenton试剂氧化降解2-N（2-硝基-4-甲氧基苯胺）的特性,通过实验室试验系统研究了初始pH、初始c（H₂O₂）、初始c（Fe2+）、初始ρ（2-N）和反应温度等因素对2-N去除率的影响以及动力学特征.结果表明:Fenton试剂氧化降解2-N效果显著,各试验组分别在初始pH为3.0、初始c（H₂O₂）为10 mmol/L、初始c（Fe2+）为1 mmol/L、初始温度为50℃、ρ（2-N）为100 mg/L时2-N的去除率相对最高,其降解过程均符合二级动力学模型;2-N去除率随温度的升高而增大,基于在不同温度下的速率常数,推导出了2-N降解的阿伦纽斯（Arrhenius Equation）经验表达式,得到Fenton氧化2-N的活化能为30.23 kJ/mol.研究显示,经Fenton氧化后,2-N分子断链开环,生成多种小分子酸,最终降解为二氧化碳和水.      

响应面法优化Fenton预处理精细化工废水

甘肃省某精细化工企业实际生产废水成分复杂、有机物含量高、可生化性差,为满足后续生化工艺需求,急需开展适宜的预处理技术研究.采用Fenton氧化工艺对该企业废水进行预处理,在单因素试验基础上,以初始pH、H₂O₂投加量、n（H₂O₂）:n（Fe2+）、反应时间为考察因素,COD_Cr去除效果为响应值,构建响应曲面模型,分析4个独立因素及各因素之间的交互作用对COD_Cr去除效果的影响;同时,对反应过程进行表观反应动力学分析,采用紫外光谱及傅立叶变换红外光谱分析废水有机物结构变化,探究该反应过程机理.结果表明:①废水预处理的最佳工艺条件为初始pH 4、H₂O₂投加量8 mL/L、n（H₂O₂）:n（Fe2+）12、反应时间88 min,废水COD_Cr去除率达30.15%;模型的实际运行结果与预测值接近,模型可靠.②Fenton氧化降解该精细化工废水中有机物途径复杂,难以通过单一的底物模型进行拟合.③Fenton氧化能有效降解废水中不饱和有机物,但出水中仍含有酰胺类、不饱和醛类和芳香类化合物.研究显示,Fenton预处理能有效降解废水中难降解有机物,但出水仍未达到后续生化处理要求,还需进一步优化或与其他预处理工艺组合.      

化学氧化剂对水华蓝藻的控制研究

对比了过氧化氢（H₂O₂）、高铁酸钾（K₂FeO₄）和过碳酸钠（Na₂CO₄）3种氧化剂对自然水体中群体蓝藻生长和光合活性的影响.结果发现,3种氧化剂对蓝藻均有快速的抑制效应,且随着氧化剂浓度的增加抑制效果增强.相同氧化剂浓度下,H₂O₂对水华蓝藻的去除能力强于K₂FeO₄和Na₂CO₄,对蓝藻光合系统Ⅱ的最大光量子产量（F_v/F_m）和有效光量子产量（F_v'/F_m'）的抑制效果也更显著.H₂O₂对不同浓度水华蓝藻的控制实验结果表明,初始藻细胞浓度对H₂O₂控藻效果影响较大,细胞密度越大,H₂O₂降解率增加,抑藻效果急剧下降.当初始藻密度为10μg/L和100μg/L,5mg/L H₂O₂的48h降解率分别为64.9%和97.5%,对藻细胞F_v/F_m的抑制率分别为10%和1%.因此,实施H₂O₂控制蓝藻水华的措施应该尽量在蓝藻水华形成早期,即藻密度较低的时候使用.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.     

Fe3O4-nZVI类Fenton法降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe₃O₄-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H₂O₂浓度、Fe₃O₄-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度等因素对SMX降解的影响.SEM、EDS、XRD和XPS表征结果表明,制备的Fe₃O₄-nZVI为纳米级磁性复合材料.批实验结果表明,在一定实验条件范围内,提高H₂O₂浓度、Fe₃O₄-nZVI投加量和反应温度,以及降低体系pH值,均可提高SMX的降解率.动力学拟合参数表明,SMX的类Fenton催化降解符合拟一级动力学模型.在25℃时,当H₂O₂浓度为10mmol/L、Fe₃O₄-nZVI投加量为0.8g/L、pH=3、SMX初始浓度为10mg/L,SMX在180min时的降解率为99.61%.用VSM测得Fe₃O₄-nZVI的饱和磁化强度为105.52emu/g,表明其易于磁回收.重复利用实验表明,Fe₃O₄-nZVI具有较好的反应活性和稳定性.自由基淬灭实验表明,·OH的氧化作用是SMX降解的主要机理.     

N2O2与UV-C灭藻的协同效果研究及工程实验

研究了UV-C/N₂O₂催化氧化去除鱼腥藻PCC7120的效果,探讨了各种因素如c(N₂O₂),pH,辐照度及反应时间对灭藻率的影响.结果表明,N₂O₂对UV-C(紫外线C波段辐照)灭藻具有协同作用,UV-C/N₂O₂高级氧化体系对鱼腥藻PCC7120具有很强的氧化能力.在藻液中c(N₂O₂)为1 mmol/L,反应温度为25℃,pH为6.8,紫外线辐照度0.54 mW/cm2及反应20min的条件下,受试藻种的灭活率5 d后可以达到85%以上.将N₂O₂与浸没式UV-C流动除藻装置结合进行流动式的灭藻实验,灭藻效果显著,鱼腥藻PCC7120体内的SOD酶和POD酶的活性及C-PC藻蓝蛋白、叶绿素a的含量都有大幅度的下降,且灭活后的蓝藻不会重新生长.      

超声协同非均相类Fenton反应氧化去除苯酚

用CuO-Ce/Al₂O₃为催化剂超声协同非均相类Fenton催化氧化去除苯酚,考察了H₂O₂浓度,催化剂用量,pH值,超声功率,不同工艺条件对苯酚去除率的影响,及催化剂使用过程中铜的溶出情况.通过XPS（X射线光电子能谱）、SEM（扫描电镜）、BET（Brunauer-Emmett-Teller）表征了催化剂使用过程有无超声的表面状态变化.结果表明,在pH值6.0,H₂O₂浓度1650mg/L,催化剂用量3.5g/L,功率500W的条件下,苯酚模拟废水去除率为99.65%,不同工艺去除苯酚的能力顺序为US/H₂O₂/CuO-Ce/Al₂O₃,H₂O₂/CuO-Ce/Al₂O₃,US/CuO-Ce/Al₂O₃,US/H₂O₂,US.催化剂比表面积、孔径孔容、活性组分表面含量是影响催化剂活性性能的重要原因,超声作用能够加速活性组分的溶出,但同时延缓比表面积、碳沉积、孔体积的恶化过程.     

类芬顿催化剂Cu-Co-Fe金属氧化物的制备及其对典型难降解有机物的去除

针对典型难生物降解污染物,为强化其在废水处理中的降解去除,开展了合成类芬顿催化剂及其对安替比林（ANT）及染料降解特性的研究。水热法合成的Cu_1-xCo_xFe₂O₄金属氧化物催化剂是一种具有尖晶石立方结构的磁性材料,比表面积为147.3~187.5 m2/g,饱和磁化值为17.2~62.3 EMU/g。随着Co含量逐渐增加,催化剂的催化活性有明显提高。所得最佳Cu_0.25Co_0.75Fe₂O₄催化剂的适用pH值为7~9,ANT初始浓度为50 mg/L,催化剂投加量为0.7 g/L和H₂O₂投加量为150 mmol/L的条件下,当反应初始pH=7时,对ANT去除率为93.1%;pH=9时去除率达到94.7%。不同类型的难降解有机物,如罗丹明B和酸性橙Ⅱ在该催化剂催化作用下也可实现有效降解。催化剂通过磁性回收再利用5次循环后,ANT去除率仍保持在80%以上,表明催化剂具有较好的稳定性和重复使用性。研究合成的类芬顿催化剂为高效去除废水中的难降解有机物提供了科学依据。     

紫外光芬顿-膜分离耦合体系降解金霉素

以金霉素为降解对象，采用沉淀法制备α-FeOOH光催化剂，进一步将其用共价结合法负载在陶瓷膜上，用SEM、XRD、EDS、UV-Vis和FTIR对α-FeOOH和光催化陶瓷膜进行表征.结果表明催化剂α-FeOOH呈针状或纺锤长片状，长宽分别为500~550nm、25~50nm，经α-FeOOH改性的陶瓷膜孔隙率由14.83%变为8.11%.研究光芬顿陶瓷膜耦合体系对金霉素的降解效率和动力学行为，确定了光芬顿陶瓷膜耦合体系的最优降解条件为金霉素初始浓度50mg/L，H₂O₂投加浓度10mmol/L，UV强度为3796.6μW/cm².进一步利用UV-Vis光谱分析了两种体系对金霉素的降解机理，光催化剂体系下，H₂O₂的浓度基本保持不变，而光芬顿陶瓷膜耦合体系下H₂O₂的浓度先升后降，同时后者在同一时间点对TOC和NH₄⁺-N去除率更高，表明光芬顿陶瓷膜耦合体系氧化能力更强，对金霉素的降解更为彻底.     

TiO2纳米管对水源水中MC-LR的光催化降解

采用“草酸+氟化铵”水相电解液体系通过阳极氧化法制备出了TiO₂纳米管材料,可有效光催化深度降解水源水中的微囊藻毒素（MC-LR）.结果表明,阳极氧化电压为20V、组分配比为1/12mol/L H₂C₂O₄·2H₂O+0.5wt% NH₄F、电解液pH值为4、阳极氧化时间1~2h的条件下制得的纳米管形貌最清晰,孔径为50nm左右,管长为250~600nm;催化剂经过500~600℃的温度煅烧后对MC-LR的光催化降解效率相对较高;pH值在3.5或8左右时,有利于MC-LR的光催化降解,且光化学反应符合准一级反应动力学模型;MC-LR的光催化降解机理主要包括产生的强氧化性·OH自由基对Adda支链共轭双键、Mdha氨基酸单双键以及Adda支链中甲氧基等部位的攻击氧化和肽键的水解.