羟胺强化Fe(Ⅲ)-NTA络合物活化过二硫酸盐降解磺胺甲恶唑

针对Fe(Ⅱ)/过二硫酸盐(Peroxydisulfate, PDS)高级氧化技术存在的pH值应用范围窄、铁泥产量大等缺陷,研究构建Fe(Ⅲ)-氨三乙酸(Nitrilotriacetic Acid, NTA)/羟胺(Hydroxylamine, HAm)/PDS体系,以在中性条件下高效降解水中新污染物磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole, SMX)。研究结果显示,Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系在pH=7条件下对SMX的降解率可达91%,该体系降解SMX的主要活性物种为·SO₄^-和·OH。SMX在Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系中的降解效率随溶液pH值的升高而降低,且增加Fe(Ⅲ)、PDS的用量会加速SMX降解。NTA的引入可将Fe(Ⅱ)/PDS体系的pH值应用范围由酸性拓展至弱碱性,与此同时,向体系内加入HAm可有效减少铁泥的产量。根据检测到的降解产物,提出SMX在Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系中可能的降解途径包括断键反应、羟基化反应、氨基氧化反应。双酚AF、双氯芬酸、土霉素等其他新污染物也能在Fe(Ⅲ)-NTA...     

硫化亚铜强化高铁酸钾去除水中双酚AF的研究

通过研究硫化亚铜(Cu_2S)强化高铁酸钾(K_2FeO_4)对水中双酚AF(BPAF)的降解性能及反应机理,分析了反应初始条件及腐植酸(HA)和共存阴离子的影响,判断该体系下BPAF降解过程起主要贡献作用的氧化物种。研究结果表明:一价铜CuⅠ可与K_2FeO_4发生电子转移反应生成具有更高氧化性能的中间价态铁(五价铁Fe(V)和四价铁Fe(IV)),可使BPAF快速降解。此外,自由基淬灭实验表明:体系中有羟基自由基(HO·)生成并参与BPAF的氧化,但在Cu_2S/K_2FeO_4体系内起主要贡献作用的氧化物种为Fe(V)和Fe(IV)。腐植酸(HA)、碳酸根(CO_3~(2-))及磷酸根(PO_4~(3-))均对Cu_2S/K_2FeO_4体系下BPAF的降解表现为一定程度的抑制。     

石墨烯电极电活化过硫酸盐降解含酚废水研究

以苯酚为目标污染物,利用石墨烯电极自身性质及电活化共同作用下活化过硫酸盐(PDS)产生氧化性自由基降解苯酚,对影响苯酚降解的因素(包括电流密度、初始pH值、PDS浓度及影响反应的主导自由基)进行探讨。通过系统中加入一定量的甲醇和叔丁醇作为自由基猝灭剂的猝灭试验确定降解过程中的主导自由基。结果表明,在未通电情况下石墨烯电极对苯酚也具有去除作用,可以吸附苯酚。在通电情况下,由于电活化和石墨烯活化的双重作用,相比于单一石墨烯体系和单一PDS体系,石墨烯/PDS体系对苯酚的降解率显著提高,在n(PDS)∶n (phenol)为50∶1、苯酚初始质量浓度为25mg/L、pH值为11、电流密度为30 mA/cm²的条件下,在90 min内苯酚的降解率可达98.91%。通过淬灭试验确定在石墨烯/PDS降解苯酚体系中以硫酸根自由基为主(SO₄^-·)、羟基自由基(·OH)为辅。综上所述,在未通电情况下,石墨烯可以利用自身吸附作用去除苯酚,在通电情况下,石墨烯电极利用自身性质以及电活化活化过硫酸盐,与单一PDS体系和单一石墨烯体系相比,有效提高了过硫酸盐的活化程度,提高了苯酚的降解率。     

零价铁活化过硫酸盐降解分散剂木质素磺酸钠研究

为研究零价铁(Fe0)通过电子转移对过硫酸盐(PS)降解分散剂木质素磺酸钠(SL)能力的影响,以SL作为目标污染物,对影响SL降解的因素(初始pH值、SL初始质量浓度、PS浓度、Fe0投加量)及降解机理进行探讨.结果表明,1)当pH值小于2时,SL降解率随pH值升高而升高;当pH值在2～5时,SL降解率随pH值升高而降低.当PS浓度在2～4 mmol/L时,SL的降解率随PS浓度的增大而增大;当PS浓度超过4 mmol/L后降解率呈现下降趋势.当固定其他反应条件时,SL的降解率随SL初始质量浓度的升高而降低.2)相比于单一 Fe0体系和单一 PS体系,Fe0-PS体系对SL的降解率有显著提高,对含SL废水可生化性有所改善.在最佳反应条件下(pH值为2,Fe0投加后质量浓度为0.3 g/L,SL初始质量浓度0.5 g/L,PS浓度为4 mmol/L),180 min内SL的降解率能达到75.9％.3)Fe0活化PS产生SO4-·,通过自由基淬灭剂进行淬灭试验,确定降解过程中的SO4-·与·OH为体系活性物质.4)通过红外吸收光谱扫描,比较SL与反应产物的FTIR图谱,推测在氧化作用下,SL的苯环结构断裂,部分磺酸基团被氧化为SO4-.研究表明,Fe0-PS体系与单一 Fe0体系和单一 PS体系相比,Fe0能有效活化PS产生SO4-·,进而对SL有更好的降解效果.     

Co-NCP非均相催化过硫酸盐降解N,N-二甲基甲酰胺的研究

采用煅烧-浸渍法制备了钴改性天然黄铜矿(Co-NCP)高效催化剂，并采用Co-NCP活化过一硫酸盐(PMS)对N,N-二甲基甲酰胺(DMF)进行氧化降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量-色散光谱(EDS)对Co-NCP反应前后的理化性质进行表征。结果表明煅烧后的天然黄铜矿的粗糙度变大，颗粒排布也更加紧密，可以提高浸渍法制备催化剂的性能。系统地研究了Co-NCP催化剂的投加量和PMS的投加量、初始pH值对反应体系的影响，确定了该反应的最优参数。结果表明，在中性条件下，Co-NCP投加量为4.0 g/L、PMS为4.0 g/L时，质量浓度为120 mg/L的DMF水溶液可以在40 min内达到91.61%的降解率。根据动力学方程对Co-NCP活化PMS降解DMF反应进行拟合，结果表明该反应符合准一级反应动力学。不同体系反应的动力学速率常数显示Co-NCP/PMS体系反应速率远大于其他反应体系，说明Co-NCP催化剂对PMS有高效的活化作用。通过自由基淬灭试验以及电子顺磁共振(EPR)分析结果表明体系中的活性物种有OH·、SO₄^-<...     

Fenton氧化技术处理硝基苯废水的实验研究

利用Fenton试剂法对硝基苯废水进行处理,采用正交实验和单因素实验研究H2O2用量、Fe(Ⅱ)浓度、pH值和反应时间等4个主要因素对氧化效果的影响,确定反应的最佳工艺条件为:当Fe(Ⅱ)质量浓度为50 mg/L,pH值在5.7左右,H2O2质量浓度为300 mg/L,反应50 min,体系中硝基苯去除率可达到94%以上,COD去除率可达36.52%.另外,深入研究其他过渡金属离子如Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)等对Fenton氧化反应过程的影响,结果发现Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ) 作催化剂更有利于COD去除率的提高,且Mn(Ⅱ)/H2O2体系的反应溶液色度最小.     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

铁电极耦合过硫酸盐处理偏二甲肼废水

随着中国航天工业的不断崛起,航天燃料偏二甲肼所伴生而来的环境影响也更为凸出。为降低推进剂所带来的环境危害,尝试用Fe电极耦合Na₂S₂O₈工艺来提高偏二甲肼废水的去除效率。首先,通过单因素试验研究了对偏二甲肼去除效率影响较大的Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比、溶液初始酸碱度、电流强度及初始偏二甲肼浓度,获得了优化的工艺条件：Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比为1.5、初始pH=7、无外加电流,此时15 min内偏二甲肼的降解率达到98.9%。随后,在最佳工艺条件下使用甲醇和对苯醌进行了自由基捕获试验,结果表明：Fe电极耦合过硫酸盐降解偏二甲肼体系中的主导活性自由基为OH和SO₄^·-。铁电极耦合过硫酸盐工艺为航天发射中心推进剂废水的现场处置提供了有益探索。     

纳米Ni/Fe双金属去除水溶液中直接耐酸大红4BS的研究

采用纳米Ni/Fe双金属对直接耐酸大红4BS(DFS-4BS)染料进行去除研究.考察了不同反应参数对DFS-4BS去除效果的影响.结果表明,在pH值5.0,30 ℃,DFS-4BS质量浓度100 mg/L,纳米Ni/Fe质量浓度8 g/L和反应4 h的优化条件下,DFS-4BS的去除率达89.5%. 动力学研究表明,纳米Ni/Fe对DFS-4BS的降解符合伪一级反应动力学方程,表观速率常数Kobs为6.3×10-3 min-1,半衰期为110.02 min.纳米Ni/Fe对实际废水中的DFS-4BS去除率为71.2%.     

Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化降解水和泥浆中PAHs(芘)的研究

采用Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐,产生强氧化性硫酸根自由基(·SO_4~-),探讨不同过硫酸盐、硫酸亚铁、柠檬酸溶液的初始浓度及pH值对水相中芘降解率的影响,从而得到水相中芘降解的最佳配比,同时据此配比进行土壤中芘的降解实验。结果表明,水相中柠檬酸浓度∶Fe~(2+)浓度∶过硫酸盐浓度∶芘的摩尔浓度比为20∶200∶400∶1时,过硫酸盐降解芘达到最佳效果。pH在5~10范围内,弱酸和中性条件比碱性条件更加利于Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化多环芳烃。     

异相Fenton试剂-光协同催化降解五氯酚钠的研究

在Fenton试剂-光催化氧化降解五氯酚钠过程中,由于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)水解,导致光效率降低,五氯苯酚分析困难,并在废水处理过程中引入了新的污染.为了解决这些问题,将Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)分别固载到LS-5000螯合树脂上,与H2O2一起构成异相Fenton试剂,进行五氯酚钠的Fenton试剂-光协同催化氧化降解研究.单因素试验表明,光照时间、H2O2质量浓度、载Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)螯合树脂用量、PCP-Na初始浓度对五氯酚钠降解率均有影响.正交试验获得降解五氯酚钠的最佳工艺条件为: 0.2 g载铁(Ⅱ)螯合树脂、24 μg/mL H2O2、16 μg/mL五氯酚钠以及150 min紫外光光照.影响降解的因素按强度由大到小的次序为光照时间、载铁(Ⅱ)螯合树脂质量、五氯酚钠初始质量浓度和H2O2质量浓度.Na+、K+、Mg2+、Cl-和SO2-4等50倍于五氯酚钠质量浓度时,五氯酚钠降解率变化值小于等于±5%.     

基于苯甲酸荧光法的Fenton试剂氧化降解瓦斯体系羟基自由基测定

为了快速检测Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中生成的羟基自由基(·OH),提出了一种苯甲酸荧光法测定·OH含量的方法。Fenton试剂产生的·OH能与苯甲酸反应生成具有强荧光的羟基苯甲酸,利用荧光强度的变化可间接测定反应体系中·OH的含量,系统研究了H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH值等因素对·OH产生效率的影响。结果表明,H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH值是影响Fenton试剂产生·OH的主要因素,当c(H2O2)=100 mmol/L、c(Fe2+)=2.0 mmol/L、pH=2.5时,溶液荧光强度F最大,同时Fenton试剂降解瓦斯反应体系的·OH生成量最大。     

MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。     

Fe(II)-Ce(IV)共沉淀产物对水中As(V)的去除研究

对Fe(III)单独沉淀、Fe(II)单独沉淀、Ce(IV)单独沉淀、Fe(III)-Ce(IV)和Fe(II)-Ce(IV)共沉淀5种制备体系产物去除As(V)性能进行了比较,结果显示Fe(II)-Ce(IV)体系最优.进一步优化评价Fe(II)-Ce(IV)制备体系中铈的加入量.基于经济-性能平衡的考虑,优选得到了Fe(II)-Ce(IV)体系中Ce(IV)加入量为0.03 mol/L的吸附剂Fe(II)-Ce(IV)03(简称FC),其饱和吸附容量达到85 mg/g.动力学测试表明,FC去除As(V)过程符合准二级反应动力学过程.在pH=4～7范围内,吸附容量受pH值影响不明显.对FC材料造粒后的吸附剂颗粒进行再生寿命评价,批量试验结果显示其能够重复利用7次.颗粒柱试验结果表明,在空间流速(SV)分别为10 h-1、20 h-1、30 h-1时,出水砷穿透前(>10 μg/L)分别对应4 000、2 400、2 160倍的倍柱体积处理量.对FC材料进行的表征测试显示,FC呈无定形结构,其质子位密度为9.97个/nm2,质子化常数pK1=3.09,pK2=-10.02.     

新生成Ti(OH)4沉淀物对水中Mn2+的吸附机理研究

采用氧化Ti³⁺方法得到水合Ti(OH)₄絮体沉淀物，研究了以新生成Ti(OH)₄絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn²⁺的效率，分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)₄絮体的ζ电位变化，研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明：Ti(OH)₄絮体对Mn²⁺的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型；热力学结果显示，吉布斯自由能变化值ΔG^Θ为负值，吸附反应可自发进行；吸附可以较好地用Langmuir等温式描述，pH值为7.0和8.5时，计算的Q_max分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn²⁺通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下，吸附反应进行较快，吸附很快达到准平衡，而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近，吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)₄絮体表面的ζ电位值有一定的相关性，...     

Fenton试剂降解中年期垃圾渗滤液的条件及动力学研究

通过实验研究了Fenton体系中羟基自由基的生成规律,考察了H2O2浓度、FeSO4浓度、pH值3个因素对羟基自由基生成规律的影响,这3个因素对羟基自由基的生成均有较大的影响;采用"生成率"实验确定最佳操作条件,分析了Fenton试剂降解中年期垃圾渗滤液COD的动力学过程,将其分为2个近一级反应,反应速率常数分别为-538.5 mg/(L·h)和-30.3 mg/(L·h).     

高铁酸钾氧化降解水中双酚A的研究

为了对实际应用提供理论指导,通过烧杯试验研究了高铁酸钾(K2FeO4)对水中内分泌干扰物双酚A(BPA)的氧化降解效能,探讨了水中本底物质对K2FeO4氧化降解BPA的影响.结果表明,水中BPA易被K2FeO4氧化降解,适宜的氧化时间为30 min,适宜的pH值为5.0～6.0;当原水BPA质量浓度为2 mg/L,K2FeO4/BPA物质的量比为3时,BPA基本完全降解;低BPA初始浓度下,K2FeO4降解BPA的效能下降;水中本底物质天然有机物、SiO32-和自由基抑制剂叔丁醇的存在一定程度上抑制K2FeO4对BPA的氧化降解,面HCO3-的存在一定程度上促进K2FeO4对BPA的降解.     

Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4光催化氧化罗丹明B废水研究

为更好地处理色度高,有机污染物浓度大,可生化性差的染料废水,采用自制的Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4为光催化剂,氙灯为光源,研究了催化剂Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4对可溶性染料罗丹明B废水的光催化降解情况.试验考察了Ag与Zn的不同配比、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对罗丹明B光催化降解过程的影响,并对反应动力学做了初步探讨.结果表明,模拟太阳光照射下,罗丹明B质量浓度为5 mg/L、催化剂(Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4)用量为1 g/L、pH值为2.0、反应时间为30 min条件下,罗丹明B的脱色率达99.7%.与P_(25)-TiO_2催化剂对罗丹明B废水的降解情况进行了比较研究,表明Ag_(0.6)/Zn_(0.4)BiVO_4具有较好的光催化活性,可用于染料类废水的处理.动力学拟合结果表明,该光催化反应近似为一级动力学,其动力学方程为y=-3.06353-0.02146x.     

Fenton与UV/Fenton降解DBP及BP的比较研究

为了探讨高效去除环境中微量内分泌干扰物的方法,比较研究了Fenton氧化和UV/Fenton氧化2种高级氧化技术降解BP和DBP的条件与降解特性。结果表明,2种氧化体系在最佳反应条件为pH=4、Fe~(2+)/H_2O_2投加物质的量比1∶6、反应时间30 min时,BP和DBP的降解率均可达到93%以上;但在相同的降解率下,UV/Fenton体系所需氧化剂量分别比Fenton体系减少了1/4和2/3,且UV/Fenton体系降解产物达80%以上矿化。这表明与Fenton法比,UV/Fenton法为更高效的去除水中微量DBP和BP的方法。当DBP和BP混合共降解时,氧化剂投加量分别比单独降解减少了1/4和3/7,而其降解率均可达93%以上,表明两者间具有较好地协同促进作用。降解动力学分析表明,UV/Fenton(或Fenton)氧化降解BP和DBP的过程可分为·OH的快速生成、直接快速氧化阶段(反应的前5～10 min)和受Fe~(3+)/H_2O_2反应速率控制的缓慢降解2阶段,并可组合2个伪一级反应动力学模型较好地模拟整个反应过程,模型决定系数R~2 0. 99,均方根误差0. 2。     

Fe掺杂Bi2MoO6的制备及其可见光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的研究

采用一锅水热合成法制备Fe掺杂Bi2MoO6光催化剂,对Bi2MoO6的主体结构进行修饰和调整.在可见光LED照射下,利用合成的Fe-Bi2MoO6催化剂活化过一硫酸盐(PMS,peroxymonosulfate,oxone)对偶氮染料橙黄Ⅱ进行光催化降解.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对催化剂的形貌微观结构和化学价态进行表征,并应用在光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的过程中.结果表明,催化剂投加量为0.4 g/L,PMS投加量为0.4 mmoL/L,初始pH值接近中性条件下,Fe-Bi2MoO6材料对橙黄Ⅱ的去除率可以达到100％.经过Fe掺杂后,Fe取代一部分的Bi3+,致使主体晶格出现畸变,不仅有利于光生电子和空穴的产生、分离和转移,还增强了 Bi2MoO6的光催化活性.Fe-Bi2MoO6光催化剂经重复使用5次后对橙黄Ⅱ的降解率仍然可以达到89.1％以上,具有优秀的光催化稳定性能.活性自由基的出现在光催化降解过程中起到主要作用,由此展示出一种潜在的光催化降解机制,且Fe掺杂Bi2MoO6比单纯Bi2MoO6具有更好的光催化降解稳定性.