Co3O4-C@Al2O3活化过一硫酸盐耦合化学沉淀去除EDTA-Ni及其机理研究

乙二胺四乙酸-镍(EDTA-Ni)广泛存在于多种工业废水中,浓度低,处理难度大,对水体环境及人体健康具有毒害作用,因此急需寻求一种深度处理方法.本研究采用浸渍煅烧法,以氧化铝(Alumina,Al₂O₃)为基体,负载碳层及四氧化三钴(cobalt oxide,Co₃O₄),合成一种高效的催化剂Co₃O₄-C@Al₂O₃,用于活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)进行氧化破络(Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS),耦合化学沉淀去除水中的EDTA-Ni.本文优化Co₃O₄-C@Al₂O₃的制备条件,考察Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS...     

新型Fe3O4@α-MnO2活化过一硫酸盐降解水中偶氮染料

采用两步水热法制备了新型磁性纳米Fe₃O₄@α-MnO₂复合材料作为催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解偶氮染料活性黑5（RBK5）.采用透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对制备的催化剂进行表征,证明成功合成了纳米α-MnO₂包覆Fe₃O₄形态的Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂,催化剂的饱和磁化强度为39.89emu/g.Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS与单一的Fe₃O₄和α-MnO₂活化PMS相比,具有更高的催化效率,说明铁锰双金属存在协同作用.同时研究了催化剂的投加量、PMS的浓度和初始pH值等各种因素对RBK5的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS降解RBK5的过程符合准一级反应动力学,在催化剂投加量为1.2g/L,PMS的浓度为4mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为60min的情况下,浓度为30mg/L的RBK5的降解效率可达到91%,此时RBK5的降解速率常数也达到最高值0.023min^-1.此外,通过加入自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇和硝基苯判断了Fe₃O₄@α-MnO₂/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性物种为SO₄^-·.     

碳化泡沫负载Co3O4活化过硫酸盐降解罗丹明B

Co₃O₄具有优良的活化过硫酸盐的性能而受到人们的重视,但Co₃O₄粉体易团聚、使用过程中难以分离、易流失和重复利用率差等问题严重制约了其实际应用．通过水热法制备碳化三聚氰胺泡沫负载Co₃O₄非均相催化剂．采用X-射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对催化剂的结构和表面形貌进行分析．研究不同因素对催化剂活化过硫酸氢钾（PMS）降解罗丹明B（RhB）的性能．其最优催化工艺参数：催化剂投加量为35 mg·L^-1、PMS质量浓度为50 mg·L^-1和pH为7、RhB初始质量浓度为10 mg·L^-1,30 min反应后对RhB降解率为98%．结果表明,增大碳化泡沫负载Co₃O₄非均相催化剂投加量和PMS质量浓度能明显提高对RhB的降解率;而增加RhB初始质量浓度和提高pH值会明显抑制RhB的降解率．催化反应过程符合准一级动力学方程．温度对RhB降...     

Bi2WO6@MXenes-NS活化过单硫酸盐降解双酚A

为解决水环境中内分泌干扰物的去除难题,采用水热法合成Bi₂WO₆@MXenes-NS(BM-NS)复合催化剂,通过活化过单硫酸盐(PMS)降解双酚A (BPA)。利用SEM、TEM及XRD对所制备催化剂的形貌和晶体结构进行表征,考察了不同催化剂体系、PMS浓度,溶液pH和共存离子等因素对BPA降解性能的影响。结果表明：当MXenes-NS添加量(质量分数)为0.5%,催化剂浓度为1 g/L,PMS浓度为0.3 g/L,溶液pH为3.03时,BM-NS/PMS体系具有较强的BPA降解性能,120 min内去除率达到85.3%。溶液中无机阴离子对BPA去除率的影响顺序为Cl^-2PO^-₄2-₄-₃≈NO^-₃。催化剂经过4次循环实验后,BPA去除率仍保持在70.1%。自由基猝灭实验结果表明,SO     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.     

HNTs@CeO2-Au@Co3O4催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N₂吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO₂和Co₃O₄作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO₂/Co₃O₄叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^-1)和转换频率(10.99,1.90,2.80min^-1)均明显优于HN...     

硅藻土负载MnFe2O4纳米颗粒活化PMS降解金橙Ⅱ

采用溶胶-凝胶法制备硅藻土/MnFe₂O₄复合型催化剂（DMF）,以金橙Ⅱ为目标污染物,分析DMF活化过一硫酸盐（PMS）的性能和作用机制。结果表明:1） MnFe₂O₄颗粒均匀负载于硅藻土上,使DMF具有更好的分散性和活化性;2） DMF对PMS的活化能力优于单一MnFe₂O₄,DMF （1:1）/PMS体系降解金橙Ⅱ符合准一级动力学模型,且降解速率是MnFe₂O₄/PMS体系的2.16倍,0.5 g/L DMF和0.5 mmol/L PMS在40 min内对50 mg/L金橙Ⅱ降解率达到93.1%;3）反应体系中存在·OH、SO₄-·、1O₂、·O₂- 4种活性物种,其中·OH和SO₄-·起主导作用;4） DMF复合材料具有更好的结构稳定性,金属离子溶出量远低于MnFe₂O₄。研究结果可为新型高效PMS催化剂在处理工业废水的实际应用提供参考。     

炭基-Co3O4复合材料活化过一硫酸盐降解阿特拉津

利用水热浸渍法制备了生物炭基-Co₃O₄复合材料（Co-OB）,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪（ATR-IR）等手段对Co-OB进行表征,并研究了其活化过一硫酸盐（PMS）降解阿特拉津（ATZ）的性能,探究了PMS投加量、腐殖酸（HA）和Cl^-对ATZ降解的影响.结果表明,在Co-OB活化投加量0.025g/L,PMS浓度200μmol/L,ATZ浓度20μmol/L,室温条件下10min内ATZ的去除率为86.3%,与生物炭（OB）和Co₃O₄相比,其去除率为后两者之和的2.2倍.随着PMS浓度增加,ATZ去除率显著提高.Cl^-、HA的存在抑制了ATZ的降解,且随Cl^-、HA浓度增加,抑制程度增大.自由基猝灭实验表明·OH和SO₄·^-是ATZ降解的主要活性物种.通过液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）分析出6种中间产物,并推测出ATZ的降解途径.稳定性实验表明Co-OB具有重复使用性及低Co²⁺溶出.     

α-Fe2O3砂芯微球制备及紫外辅助下活化PMS降解AO7

以FeCl₃为原料，尿素为沉淀剂，抗坏血酸为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮为结构导向剂，纳米碳粉为模板，水热法制备了一种新型α-Fe₂O₃砂芯微球.通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和比表面积及孔径分析（BET/BJH）等手段对其结构和性能进行表征.结果表明新型α-Fe₂O₃砂芯微球尺寸均匀，直径为50μm左右，是由直径40nm"米粒状"纯相α-Fe₂O₃自聚而成，S_BET为25.45~32.46m²/g.在紫外（UV，高压汞灯）辐射下能够活化过硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）.40min内AO7的降解率可达98.6%，采用电子自旋共振（ESR）技术鉴定了主要的活性氧自由基（ROS）为SO₄^-·.此外发现PMS作为一种电子捕获剂，能有效抑制光生电子（e_CB^-）和空穴（h_VB⁺）的复合，AO7能直接和h_VB⁺、SO₄^-·和羟基自由基（OH·）反应而迅速被氧化降解；α-Fe₂O₃回收重复使用10次，仍可以达到80%以上的去除率.通过考察α-Fe₂O₃投加量、PMS浓度、初始pH值、阴离子和初始AO7浓度等不同条件对AO7降解率的影响，发现在初始pH值为7.0，α-Fe₂O₃的投加量为1.0g/L，PMS浓度为0.3g/L时，40min内对AO7的降解率可以达到99%以上；阴离子CO₃^2-、NO₃^-以及Cl^-对该体系均有不同程度的促进作用.     

LaCo0.5Cu0.5O3型钙钛矿活化过一硫酸盐降解AO7

采用溶胶-凝胶法制备LaCo_1-xM_xO₃（M=Cu、Fe、Mn）型钙钛矿并用来活化过一硫酸盐（PMS）降解偶氮染料AO7.选取效果最好的LaCo_0.5Cu_0.5O₃型钙钛矿为研究对象,考察了钙钛矿投加量、PMS浓度、pH和染料废水中常见Cl^-对LaCo_0.5Cu_0.5O₃/PMS体系降解AO7的影响,分析了体系的反应过程并考察了矿化能力.结果表明,LaCo_0.5Cu_0.5O₃可以有效活化PMS降解AO7,反应随着材料投加量和PMS浓度的增加而加快.在中性条件下反应速度最快,过酸过碱均会抑制反应的进行.在优化条件为LaCo_0.5Cu_0.5O₃投加量20mg/L、PMS浓度0.50mmol/L、AO7浓度0.05mmol/L时,AO7可在20min内完全降解.该反应主要发生在材料表面并且主要活性物种为·OH,对AO7具有优异的脱色能力和较好的矿化效果.     

炭基-Co3O4复合材料活化过一硫酸盐降解阿特拉津

利用水热浸渍法制备了生物炭基-Co₃O₄复合材料（Co-OB）,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪（ATR-IR）等手段对Co-OB进行表征,并研究了其活化过一硫酸盐（PMS）降解阿特拉津（ATZ）的性能,探究了PMS投加量、腐殖酸（HA）和Cl^-对ATZ降解的影响.结果表明,在Co-OB活化投加量0.025g/L,PMS浓度200μmol/L,ATZ浓度20μmol/L,室温条件下10min内ATZ的去除率为86.3%,与生物炭（OB）和Co₃O₄相比,其去除率为后两者之和的2.2倍.随着PMS浓度增加,ATZ去除率显著提高.Cl^-、HA的存在抑制了ATZ的降解,且随Cl^-、HA浓度增加,抑制程度增大.自由基猝灭实验表明·OH和SO₄·^-是ATZ降解的主要活性物种.通过液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）分析出6种中间产物,并推测出ATZ的降解途径.稳定性实验表明Co-OB具有重复使用性及低Co²⁺溶出.     

多活性位点的磁性氮掺杂石墨烯活化过一硫酸盐研究

通过简单的一锅法制备Fe₂O₃、Fe₃N、单原子Fe（SA-Fe）和N掺杂的磁性石墨烯材料（Fe-MNG）应用于催化活化过一硫酸盐（PMS）.结果表明,Fe-MNG/PMS体系可在宽的pH范围（3-10）氧化降解磺胺异恶唑（SIZ）,降解率均达到99%以上.经过五次循环使用其对SIZ的降解率仍保持在95%以上.Fe-MNG中的SA-Fe、N等活性位点可高效催化活化PMS产生各种活性氧物种（ROS）.淬灭实验和电子顺磁共振波谱分析表明Fe-MNG/PMS体系中产生多种ROS,包括硫酸根自由基（SO₄·^-）、羟基自由基（HO·）和单线态氧（¹O₂）,证明存在自由基和非自由基两种氧化过程.此外,Fe-MNG具有大的比表面积（446.18m²/g）,能将水中有机微污染物吸附富集到材料表面,同时在Fe-MNG表面催化PMS产生大量ROS,实现对有机微污染物的原位、高效氧化去除.Fe-MNG还具有磁性,易于分离和回收,具有潜在的应用前景.     

铁酸铜非均相活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用新型磁性催化材料尖晶石型铁酸铜（CuFe₂O₄）活化过硫酸盐（PMS）降解氧杂蒽类染料罗丹明B（RhB）,考察PMS浓度、CuFe₂O₄投加量、pH值和水中常见离子对RhB降解的影响.结果表明,当RhB、PMS、CuFe₂O₄初始浓度分别为5 μmol/L、0.1mmol/L、0.1g/L时,在中性条件下反应30min后RhB去除率可达88.87%.其中,Cl^-和HCO₃^-对RhB的降解无显著影响,而H₂PO₄^2-、C₂O₄^2-及腐殖酸明显抑制RhB的降解.自由基鉴定实验表明,在中性及弱碱性条件下SO₄^-和·OH是CuFe₂O₄/PMS体系降解RhB的主要自由基.研究发现随着RhB的降解,溶液逐渐褪色并伴随着甲酸根、乙酸根、草酸根和铵根离子的生成,原因在于SO₄^-和·OH可以破坏RhB分子的发色基团,使苯环开环和氮原子脱落,形成相应的降解产物.矿化实验表明0.2mmol/L的RhB在CuFe₂O₄/PMS体系中反应10h后,矿化率可达62%.催化剂的重复利用实验表明制备的CuFe₂O₄具有良好回收再利用能力.     

MnO2@Fe3O4/石墨烯复合材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）为原料制备MnO₂@Fe₃O₄/石墨烯（RGO）,考察吸附过程中MnO₂@Fe₃O₄/RGO投加量、溶液pH值、初始浓度和吸附时间等因素对Pb（Ⅱ）的去除率和吸附量的影响,并运用BET比表面积测试法计算MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积和平均孔径,采用扫描电子显微镜（SEM）,振动样品磁强计（VSM）,X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等对样品进行表征.结果表明：MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积为89.164m²/g,孔容为0.284cm³/g;随着pH值在2~10范围内增加,复合材料对Pb（Ⅱ）的去除率先增大后减小,pH=6时达到最大值.通过4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich、Temkin、D-R模型）和4种吸附动力学模型（伪一级动力学、伪二级动力学、Elovich、颗粒内扩散模型）拟合发现,MnO₂@Fe₃O₄/RGO对Pb（Ⅱ）吸附符合伪二级动力学模型.吸附等温线更符合Langmiur模型,属于典型的单分子层吸附,以化学吸附为主,最大吸附量为265.3mg/g.