BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8光催化降解布洛芬

以水热法制备了BiVO_4光催化剂,并用X射线衍射和扫描电镜对其进行表征。在模拟太阳光照射下,以布洛芬为目标污染物,考察了BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8工艺对布洛芬的光催化降解效果,得出了H_2O_2或K_2S_2O_8的最佳投加量。通过淬灭实验,研究了光催化联合体系降解布洛芬的机制。X射线衍射谱图表明所合成的BiVO_4光催化剂为纯的单斜晶相,扫描电镜结果表明制备的粉末形貌单一,且呈现微球状。加入H_2O_2或K_2S_2O_8后,一定程度上促进了BiVO_4光催化降解布洛芬的效率,H_2O_2和K_2S_2O_8的最佳投加量分别为3.0 mmol·L~(-1)和1.5 g·L~(-1)。BiVO_4/H_2O_2/hν体系和BiVO_4/K_2S_2O_8/hν体系降解水中布洛芬主要是基于·OH自由基的氧化作用。通过对比2个体系中·OH和O~(·-)_2对布洛芬降解速率的贡献,发现K_2S_2O_8对BiVO_4光催化体系的促进作用远远大于H_2O_2对该体系的促进作用。     

纳米CuFe_2O_4/K_2S_2O_8非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ降解性能的研究

采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了纳米CuFe_2O_4,以其为非均相催化剂,开展了纳米CuFe_2O_4/K_2S_2O_8非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ降解性能的研究,考察了纳米CuFe_2O_4焙烧温度对其结构及催化性能的影响,探讨了初始pH、K_2S_2O_8投加量和橙黄Ⅱ初始浓度对该体系降解性能的影响,评价了纳米CuFe_2O_4的稳定性,并在此基础上,探究了纳米CuFe_2O_4/K_2S_2O_8非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ的降解机制。结果表明:(1)纳米CuFe_2O_4最佳焙烧温度为400℃,此焙烧温度下制备的纳米CuFe_2O_4晶型较好、比表面积较大、催化活性和稳定性较高;(2)在纳米CuFe_2O_4/K_2S_2O_8非均相类Fenton体系中,橙黄Ⅱ快速降解最适宜的反应条件为初始pH 5.3、K_2S_2O_8投加量0.5g/L、橙黄Ⅱ初始质量浓度20mg/L、纳米CuFe_2O_4投加量1g/L;(3)纳米CuFe_2O_4在反应中的稳定性较好,金属溶出量较低,可通过有效催化K_2S_2O_8分解为SO_4~-·和HO·,实现橙黄Ⅱ的开环降解。     

高铁酸钾和次氯酸钠联用降解四溴双酚A的研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)与次氯酸钠(NaClO)联用对四溴双酚A(TBBPA)的降解效果,考察了pH、反应时间、K_2FeO_4初始浓度对TBBPA降解率的影响,并探讨了NaClO浓度在K_2FeO_4与NaClO联用时对TBBPA降解率的影响。结果表明,在pH=9,K_2FeO_4与TBBPA的初始浓度比为3.0∶1.0,反应时间为6 min时,K_2FeO_4对TBBPA有较好的降解效果,降解率为89.2%。在初始条件不变的情况下,加入8mg/L的NaClO后,TBBPA的降解率可达97.1%,与单独使用K_2FeO_4相比,TBBPA的降解率有较大提升。K_2FeO_4及K_2FeO_4-NaClO联用降解TBBPA的反应符合准一级动力学模型,其速率常数(k)分别为0.006 7、0.007 7s~(-1),其相关系数(R2)分别为0.979 6、0.983 9。     

Fe(Ⅱ)协同过硫酸钾改善河道底泥的脱水性能

含水率是影响河道底泥后续处置效果与成本的重要因素,采用响应曲面法(RSM)和中心复合设计法(CCD)对Fe(Ⅱ)-过硫酸钾(K_2S_2O_8)优化河道底泥脱水性能进行研究。结果表明,K_2S_2O_8投加量为22.26 mg·g~(-1)TSS、Fe(Ⅱ)投加量为43.63 mg·g~(-1)TSS(K_2S_2O_8和Fe(Ⅱ)投加摩尔比为1∶1.9),初始pH为5.95时,其脱水效果最佳,CST削减率在10 min内能够达到86.16%,与优化响应器拟合的最佳CST削减率86.44%基本一致。基于RSM建立CST削减率预测模型,模型的相关系数R~2和R_(adj)~2分别为0.905 8和0.821 1,拟合度良好。经回归模型方差分析(ANOVA),底泥脱水效率受Fe(Ⅱ)投加量影响最大(P0.001),其次是初始pH(P=0.023),最后是K_2S_2O_8投加量。与市场上常用聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)相比,具有优越的经济性和良好的脱水效果。     

过硫酸盐活化耦合微生物燃料电池的降解结晶紫性能

利用Fe0活化Na_2S_2O_8产生具有强氧化性的SO-4·催化降解目标物结晶紫。研究不同因素(阴极液初始pH值、S_2O_8~(2-)浓度、共存离子Cl-浓度)对Fe~0/~(-1)-微生物燃料电池(MFC)体系中结晶紫降解率及产电性能的影响。结果表明,阴极液初始pH值降低和~(-1)浓度增加有利于体系中结晶紫的降解和最大功率密度的提高,阴极液共存离子Cl~-浓度的增加会阻碍结晶紫的降解,最大功率密度随Cl-浓度增加呈现先增加后降低的趋势。综合体系中结晶紫的降解率和最大功率密度,在温度为30℃,Fe~0投加量为1 mmol·L~(-1),阴极液初始pH值为3、~(-1)浓度为2 mmol·L~(-1)时,180 min后浓度为0.16 mmol·L~(-1)的结晶紫降解率达到95.62%,最大功率密度为637.245 m W·m~(-3),内阻约为400Ω。降解过程符合一级动力学方程。     

Fenton氧化技术修复六氯环己烷污染土壤特性研究

为研究六氯环己烷(HCHs)在污染土壤中的Fenton氧化特性及其影响因素,以中国西南地区已停产的某HCHs生产企业厂区的污染土壤为研究对象,分析Fenton氧化作用下Fenton氧化时间、催化剂种类、催化剂投加量和H_2O_2投加量等因素对HCHs去除率的影响。结果表明:(1)延长Fenton氧化时间可以促进HCHs的去除,其去除率在100min后达到稳定;Fe~(2+)的催化效率优于Fe~(3+)和Fe~0,最佳催化剂为FeSO_4·7H_2O晶体;催化剂投加量最佳为5%(质量分数);较高投加量的H_2O_2有利于产生更多的HO·,H_2O_2投加量最佳为20g/mL。(2)Fenton氧化对HCHs的去除机制具有一致性,但不同HCHs异构体的去除率存在差异。在以FeSO_4·7H_2O晶体为催化剂、Fenton氧化时间为100min、催化剂投加量为5%、H_2O_2投加量为20g/mL的最优条件下,β-HCH去除率最高(96.7%),α-HCH去除率次之(79.2%),γ-HCH和δ-HCH去除率分别为54.8%和51.3%。(3)Fenton氧化技术是一种优秀的HCHs污染土壤修复技术,具有较高的可行性、经济性和环境友好性,具有较大的HCHs污染场地原位修复应用前景。     

TiO_2光催化耦合SO_4~-·体系对硝基苯酚的降解性能及动力学

利用溶胶-凝胶法在改性的ZSM-5分子筛上负载TiO_2制备复合光催化剂TiO_2/ZSM-5m,采用扫描电镜、N2吸附-脱附等温线和X射线衍射对材料进行表征。通过耦合Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)产硫酸根自由基SO_4~-·体系,以对硝基苯酚(pNP)为目标污染物,系统考察了初始pH、TiO_2/ZSM-5m投加量、FeSO_4、Na_2S_2O_8浓度和初始浓度对pNP降解性能的影响。结果表明,在TiO_2/ZSM-5_m投加量为0.8g/L,pH为4.0,FeSO_4为0.4g/L,Na_2S_2O_8为2.4g/L,常温下反应240min的优化条件下,对pNP(初始浓度50mg/L)去除率达到99.31%,光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,UV-vis图谱推测对硝基苯酚分子结构发生改变,被有效降解。     

多羧酸改良硫代光-Fenton处理有机染料废水

使用EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ),在光照过程中活化过硫酸盐/亚硫酸盐产生硫酸根自由基,并用于处理水体中的染料橙黄Ⅱ,考察过硫酸盐/亚硫酸盐初始浓度,Fe(Ⅲ)-EDDS初始浓度以及溶液初始pH对橙黄Ⅱ降解效果的影响,并获得处理效果较好的优化体系。结果表明,Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2SO_3]=5 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.05 mmol·L~(-1),pH=3.0时,60 min内橙黄Ⅱ降解效率达98%;Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2S_2O_8]=10 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.50 mmol·L~(-1),pH=7.0时,120 min内橙黄Ⅱ降解效率达99%。两个体系中,Fe(Ⅲ)-EDDS均存在最佳浓度,增大或减小均导致效率降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,溶液初始pH越大,橙黄Ⅱ降解效率越低。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,pH高于或低于7.0时橙黄Ⅱ降解效率均降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,亚硫酸钠浓度越大橙黄Ⅱ降解效率越高。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,过硫酸钠存在最佳浓度,增大或减小均导致降解效率降低。     

高铁酸钾-Fenton联合氧化法对菲的去除

针对焦化废水中多环芳烃(PAHs)难以被有效去除的问题,采用高铁酸钾氧化法与Fenton高级氧化法联用的新技术,选择PAHs中的一种典型有机物菲(PHE)作为研究对象,进行烧杯实验,研究高铁酸钾-Fenton联合氧化法去除菲的最佳反应条件以及反应动力学。结果表明,高铁酸钾-Fenton联合氧化法去除菲的最佳反应条件为:pH=5,K_2FeO_4反应时间t1=5 min,Fenton试剂反应时间t2=15 min,药品投加比例n(PHE)∶n(K_2FeO_4)∶n(H_2O_2)=1∶2∶2,n(H_2O_2)∶n(FeSO_4)=15∶1,结合成本因素,K_2FeO_4投加比例可减少至2∶1(n(PHE)∶n(K_2FeO_4))。菲的去除速率符合一级反应动力学方程,其反应速率常数k=0.161 4。     

地下水化学类型对硫系还原剂去除Cr(Ⅵ)的影响

为研究铬污染地下水化学类型对硫系还原剂除铬的影响,采用批实验的方式,分别比较了3种还原剂焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)、连二亚硫酸钠(Na_2S_2O_4)、多硫化钙(Ca Sx)对SO_4-Na型、SO_4-Ca型、Cl-Na型和HCO_3-Ca型4种地下水中去除Cr(VI)的效果。结果表明,在20℃有氧条件下,4种地下水环境中还原剂的除铬能力受到了不同程度的抑制,其中HCO_3-Ca型地下水中的抑制作用最大。但当Na_2S_2O_5、Na_2S_2O_4、Ca Sx投加量分别为理论投加量的30.8、21.7和2.4倍时,4种地下水中Cr(VI)的去除率均大于90%。Na_2S_2O_5投加量与水中HCO-3含量的摩尔比大于0.5时,Cr(VI)才可能被还原去除;Na_2S_2O_4对Cr(VI)的去除率由高到低排序是:SO_4-Na型Cl-Na型SO4-Ca型HCO_3-Ca型;Ca Sx的除铬效果在不同地下水化学类型中的差异最小。地下水的HCO-3含量越高,缓冲能力越强,抑制作用越明显,所需还原剂投加量越多。     

活化过硫酸钠氧化修复有机氯农药污染土壤

分别采用H_2O_2、Fe~(2+)、Fe~(2+)/H_2O_23种药剂活化过硫酸钠,组成复合氧化剂体系,用于降解土壤中的α-六六六,探究pH和不同氧化剂组合对α-六六六降解效果的影响。结果表明,Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8较Fe~(2+)/Na_2S_2O_8及H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系对土壤中α-六六六的降解效果更好;当Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8的摩尔比为2/10/10,pH为7时,α-六六六的降解率可达86.1%。以乙醇和硝基苯作为分子探针,利用分子探针竞争实验鉴定Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系中产生的SO4·和·OH,发现该体系中同时存在SO·4·和·OH自由基。     

零价铁活化过硫酸钠体系降解污染土壤中的多环芳烃

采用Fe0活化Na_2S_2O_8体系降解污染土壤中的PAHs,其代表化学物为NAP、PHE、FLA和BAP。分别研究了Na_2S_2O_8的添加量、Na_2S_2O_8与Fe0的物质的量比、水土比和温度对降解效果的影响,同时探讨了PAHs的降解动力学;并利用电子顺磁共振法(EPR)验证了Fe0活化Na_2S_2O_8的自由基产生情况。结果表明,当1 mol·L-1的Na_2S_2O_8添加量为10 mL、Na_2S_2O_8与Fe0物质量之比为200∶1、水土比为2∶1、温度为60℃时反应36 h后,NAP、PHE、FLA、BAP的降解率分别为98.15%、78.41%、93.47%和97.64%。PAHs的降解符合一级反应动力学,且BAP的反应速率常数最大为0.030 5 h-1。EPR谱图表明,Fe0活化Na_2S_2O_8降解PAHs污染的土壤是SO4-·和·OH共存的反应体系。该研究可为Fe0活化Na_2S_2O_8体系降解PAHs污染土壤的机理提供一定的依据。     

Fe~0/S_2O_8~(2-)异相芬顿与生物组合工艺处理煤化工废水尾水

为实现煤化工废水尾水低成本达标排放,采用零价铁/过硫酸盐(Fe~0/S_2O_8~(2-))异相芬顿与气升环流反应器(ALR)组合工艺对其进行深度处理并分析处理成本。结果表明,在pH为6.8、Fe~0和S_2O_8~(2-)投加量分别为2g·L~(-1)和15 mmol·L~(-1)的条件下,Fe~0/S_2O_8~(2-)体系对COD和色度去除率分别为56%和50%。气相色谱-质谱和气相色谱分析显示,尾水中难降解芳香化合物被转化成小分子有机酸,这些小分子有机酸虽然在异相芬顿反应中难以进一步降解,但容易被好氧微生物吸收和利用;出水经ALR处理后,COD和色度进一步从150 mg·L~(-1)和75倍降到48 mg·L~(-1)和25倍,总去除率达到86%和83%。由于异相芬顿反应不需调节pH且出水铁离子浓度小于9mg·L~(-1),该组合工艺在避免大量铁泥产生的同时可低成本地实现煤化工废水尾水达标排放。     

Fe~0/GAC-Fenton异相耦合深度处理焦化废水

采用由Fe0/GAC和H_2O_2构建的微电解与Fenton异相耦合降解体系对焦化废水进行深度处理,通过单因素影响实验和正交优化实验,考察了H_2O_2投加量、进水pH、HRT和mFe0/mGAC对处理效果的影响并确定了最佳反应条件。结果表明:随着各工艺参数取值的增大,系统对有机物的去除效率呈先上升后下降或趋于稳定的趋势;各影响因素的主次顺序为:H_2O_2投加量进水pHHRTmFe0/mGAC,H_2O_2投加量和进水pH为显著性影响因素;当H_2O_2投加量为1.2 m L·L~(-1),进水pH=3,HRT=90 min,mFe0/mGAC=3时,系统处理效果最佳,COD由306 mg·L~(-1)降至94 mg·L~(-1),去除率稳定达到69.2%,满足《炼焦化学工艺污染物排放标准》(GB 16171~(-2)012)对现有企业直接排放的要求。     

过硫酸钠/钴离子/超声波协同降解酸性橙7

以酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究了过硫酸钠(Na_2S_2O_8)/钴离子(Co~(2+))/超声波(US)协同降解水体中AO7的过程及其降解机理,并分别考察了Na_2S_2O_8初始浓度、AO7初始浓度、催化剂投加量和超声波功率对AO7降解率的影响。实验结果表明,过硫酸钠/钴离子/超声波协同工艺能有效的降解水中的酸性橙7。初始AO7浓度越低降解效果越好。超声功率在200~450 W之间时,AO7的降解率随着超声波功率的增大同样先升高后降低。在体系中加入乙醇和叔丁醇后明显抑制AO7的降解,证明该体系中主要氧化物种为硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH)。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G的效能及其降解机理

为探讨O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G(PCN)的效能及其降解机理,分别考察了在降解过程中pH、O_3投加量和H_2O_2投加量对PCN和COD去除效果的影响,通过实验数据得出了PCN降解动力学方程;并采用傅里叶红外光谱和液相色谱-质谱联用分析探讨了PCN在O_3氧化过程中的中间产物变化及其降解规律。结果表明:在初始ρ(PCN)为25 mg·L~(-1)、pH=10、O_3投加量为1.48_(g·)L~(-1)、H_2O_2投加量为7.84 mmol·L~(-1)、温度为20℃的条件下,反应10 min后PCN可全部被降解,反应3h后COD的去除率达到71.9%;O_3的反应级数为0.697 3,在降解过程中,O_3初始浓度对反应速率的影响最大;反应活化能为E_a=27.59 kJ·mol~(-1)该反应活化能较低,说明此反应容易发生;经氧化降解后,PCN的抑菌结构被破坏,并且产物中可能含有羧酸类和胺类化合物。以上研究结果对解决水体中PCN污染问题具有参考价值。     

ZnIn_2S_4可见光催化降解氟伐他汀的性能与机理

以氟伐他汀为目标污染物,以功率为500 W的长弧氙灯为光源,通过水热法制备可见光催化剂ZnIn_2S_4,研究ZnIn_2S_4对氟伐他汀的光催化降解性能,考察了氟伐他汀初始浓度、ZnIn_2S_4投加量、溶液pH对ZnIn_2S_4光催化降解氟伐他汀性能的影响。通过原位捕获实验确定ZnIn_2S_4可见光催化降解氟伐他汀过程中产生的自由基,通过液相色谱-离子阱-飞行时间质谱(LCMS-IT-TOF)来鉴别降解过程的中间产物,提出氟伐他汀可能的降解路径及机理。结果表明:ZnIn_2S_4光催化降解氟伐他汀的最佳条件为氟伐他汀初始浓度10 mg·L~(-1)、催化剂投加量0.2 g·L~(-1)、pH接近5,在最佳条件下氟伐他汀的降解率可达到83.6%,矿化率可达到45.8%。原位捕获实验结果表明,超氧自由基是在ZnIn_2S_4可见光催化降解氟伐他汀过程中起主要氧化作用的活性自由基,羟基自由基和过氧化氢对氟伐他汀的降解起到了辅助作用。氟伐他汀的降解机理是超氧自由基为主、羟基自由基和过氧化氢为辅联合攻击环状结构与直链相连的C-N键、C-C键以及直链和环状结构中的C=C键,生成小分子的环状有机物、直链有机物以及羟基化衍生物,中间产物进一步被氧化并最终被分解成CO_2和H_2O。     

CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制成CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极,用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对该粒子电极的形貌、晶体结构和元素组成进行分析,并将其应用于罗丹明B(Rh B)的光电催化实验;考察电解质浓度、粒子电极投加量、电压、pH和初始浓度等因素对罗丹明B降解的影响,并研究了罗丹明B的光电催化降解动力学。结果表明:光催化和电化学联合作用时,产生协同作用;在电解质Na_2SO_4溶液浓度为0.03 mol·L~(-1),粒子电极投加量为6.67 g·L~(-1),外加电压为8 V,pH为3,反应时间为45 min时,浓度为15 mg·L~(-1)的罗丹明B的去除率达到97.6%;罗丹明B的光电催化降解反应符合假一级动力学模型。     

复配Na_2S-DDTC处理高浓度含Ni电镀废水

为降低实际工程中二硫代氨基甲酸盐(DTC)类螯合剂用药成本,以某电镀厂高浓度含络合Ni电镀漂洗废水作为处理对象,研究了一种有机巯基类螯合剂(简称DDTC)复配Na_2S去除Ni离子的效果与机理,并重点对反应pH、DDTC与Na_2S单独、复配投加量、含Ni初始浓度等几个因素的影响进行探究。实验结果表明:反应pH值对Ni的去除有较大影响,pH=9.0时Na_2S-DDTC对Ni的去除效果最好;Na_2S-DDTC对电镀络合Ni具有很好的捕集功能,优于Na_2S、DDTC单独使用,其中当pH=9.0,nNa_2S/nNi=1.5,ρ(DDTC)=200 mg·L~(-1)时,Ni的剩余浓度为0.062 mg·L~(-1),达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中关于Ni污染物特别排放限值要求(0.1 mg·L~(-1));Na_2S-DDTC处理不同初始浓度的含Ni废水具有较宽的应用范围,其中Na_2S对Ni的用量存在nNa_2S/nNi=1.5的化学计量关系,DDTC存在不同的最佳投药量;Na_2S与DDTC复配使用具有一定的协同作用。