超声/Fe0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe~0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe~0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe~0投加量为15 g·L~(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L~(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L~(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe~0/EDTA体系中Fe~(2+)和Fe~(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe~0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.     

类Fenton催化剂处理苯酚废水的研究

以MIL-101为载体,采用浸渍法制备Fe-Cu/MIL-101类Fenton催化剂,并采用X射线衍射和电子扫描电镜对催化剂进行表征。考察了进水p H、Fe/Cu摩尔比、H_2O_2浓度及催化剂投加量对催化剂性能的影响。结果表明,制备的Fe-Cu/MIL-101保持了MIL-101的骨架结构,且具有较大的比表面积,催化剂在参与反应的同时发挥了MIL-101材料的吸附作用;H_2O_2+Cu/MIL-101体系中的Cu2+不能有效分解H_2O_2生成·OH自由基,但Cu~(2+)能大大提高H_2O_2+Fe-Cu/MIL-101体系降解苯酚的速率;非均相Fe-Cu/MIL-101催化剂拓宽了Fenton反应的p H范围,在室温的条件下,p H为2～5、苯酚初始浓度100 mg/L、催化剂加入量0.5 g/L、H_2O_2浓度4.38 mmol/L,苯酚的去除率接近100%;分析降解后废水表明,Fe-Cu/MIL-101类Fenton催化剂可能将苯酚降解为烯烃、羧酸等有机物中间体。     

Fe2+催化过碳酸钠降解水体中的磺胺二甲嘧啶

研究了过碳酸钠(SPC)在Fe~(2+)催化作用下对磺胺二甲嘧啶(SMT)的降解作用,探究了Fe~(2+)和SPC的初始浓度及溶液初始p H对Fe~(2+)/SPC体系降解磺胺二甲嘧啶的影响,分析了体系中起主要作用的活性物种,并采用HPLC-MS/MS技术鉴定其降解的主要产物并提出可能的降解途径.结果表明,适当提高Fe~(2+)与SPC初始浓度可以提高磺胺二甲嘧啶的降解率,但超过一定范围后反而会抑制其降解,实验中Fe~(2+)/SPC/SMT的最佳物质的量比为15∶10∶1,此时磺胺二甲嘧啶的降解率可以达到84%;溶液初始p H的提高会抑制磺胺二甲嘧啶的降解,但抑制幅度不大,即使在偏碱性条件下仍能达到75%的降解率;Fe~(2+)/SPC体系中主要活性物种是HO·;磺胺二甲嘧啶可能的降解途径有3种,主要包括苯环相连N原子的羟基化、磺酰胺键[S—N]的断裂及分子间重排脱SO2.     

零价铝/酸/氧体系H_2O_2积累对降解活性黑5效果的研究

研究了铝粉投加量、初始pH、多金属氧酸盐(POM)及Fe~(2+)添加对零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度的变化和染料降解的影响。研究表明,不同条件下H_2O_2浓度变化呈现出一定规律性。在初始阶段,H_2O_2浓度逐渐上升,达到最大值后开始下降,最终浓度值趋于稳定。增加铝粉的投加量有助于提高零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度;酸性越强,H_2O_2产生量越多,浓度达到最大值时所用的时间也越短;在实验研究的POM浓度范围内,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度随着POM的添加而增大;Fe~(2+)能与H_2O_2发生芬顿反应,产生·OH,因此,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2的积累量随着Fe~(2+)浓度的升高而降低,而活性黑5的降解率却随着Fe~(2+)浓度的升高而升高。     

UV/H2O2氧化降解克拉霉素的反应动力学及影响因素

克拉霉素用量大、检出频率高、生态风险大,已被欧盟列为优先监测污染物.针对传统污水处理厂难以完全去除克拉霉素的问题,主要研究了UV/H_2O_2降解克拉霉素的效果和反应动力学,探讨了pH、天然有机质(NOM)和水中共存阴、阳离子对UV/H_2O_2降解克拉霉素的影响.结果表明:单一UV对克拉霉素的光降解符合准一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.0016 min~(-1).UV/H_2O_2对克拉霉素的降解符合准一级反应动力学模型,且克拉霉素的降解速率随H_2O_2浓度的增大而增大,在H_2O_2浓度为40 mmol·L~(-1)时,克拉霉素降解的反应速率常数为0.0284min~(-1).克拉霉素与·OH的二级反应速率常数为(2.36±0.20)×10~(10)L·mol~(-1)·s~(-1).碱性条件有利于克拉霉素的降解;NOM(2~10 mg·L~(-1))会抑制克拉霉素的降解,且随NOM浓度增大而增大;共存阴离子CO_3~(2-)对克拉霉素降解无影响,HCO_3~-、NO_3~-、Cl~-会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为NO_3~-HCO_3~-Cl~-;共存阳离子Ca~(2+)、Mg2+、Cu~(2+)、Fe~(3+)会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Mg2+Ca~(2+).     

Cu-Al2O3中骨架铜类芬顿催化去除水中有机污染物

为解决传统铁基芬顿催化剂在水体通常酸碱(pH6)条件下活性低的问题,采用简单共沉淀法制备了Cu掺杂的Al_2O_3类芬顿催化剂.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见(UV-vis)吸收光谱分析表明,Cu-Al_2O_3中铜掺杂的质量分数低于4.77%时,催化剂中铜主要以Cu~(2+)和Cu~+的形式共存于Al_2O_3的骨架结构中,形成Al—O—Cu键;过量的铜掺杂会导致外骨架铜物种如铜氧化物团簇的存在.以难降解有机污染物2-氯苯酚(2-chlorophenol,2-CP)和染料罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标污染物,对Cu-Al_2O_3的类芬顿催化性能进行了详细地研究.结果表明,骨架铜物种在中性温和条件下对2-CP和Rh B显示出很高的催化去除效率和稳定性,反应2 h,Cu-Al_2O_3(Cu质量分数4.77%)对2-CP的去除率达到54%,相应的TOC去除率达到49%,而铜离子溶出浓度仅为0.025 5 mg·L-1,而Cu-Al_2O_3(Cu质量分数7.58%)由于外骨架铜的存在导致催化活性增加缓慢和稳定性下降.ESR测试结果表明,·OH和HO_2~-/O_2~-·是反应中主要的活性物种.     

树脂负载草酸铁光助类芬顿降解水中孔雀石绿

为了强化多相类芬顿反应的速率,在可见光下采用以草酸盐为配体的三价铁草酸络合物(Fe~(3+)C_2O_4/R)为催化剂催化过氧化氢降解水中孔雀石绿.结果表明,与Fe~(3+)/R相比催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R具有更强的催化活性,能强化羟基自由基(·OH)的产生. 过氧化氢的初始浓度越高,反应速率越快,反应遵循一级反应动力学,反应速率常数与过氧化氢浓度具有很好的相关性.在pH值3～9的范围内,催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R都能有效地对MG进行降解,最佳pH值为6.随着催化剂投量的增加,MG的去除效率明显提高.随着MG初始浓度的增加,MG的去除也由吸附为主转化为以氧化为主,但总体影响不大.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明铁在树脂表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.反应中的氧化活性物种是羟基自由基和高价态铁同时共存.     

电Fenton试剂助TiO_2可见光催化降解水中的特丁津

以网状铱钽钛涂层电极为阳极、石墨板为阴极,设计了一种在线生成H_2O_2的电化学反应器,并研究了电Fenton试剂(电生H_2O_2及Fe~3+)助TiO2可见光催化降解特丁津的情况.结果表明:电化学法在线生成H_2O_2能助TiO~2可见光催化降解特丁津,反应180min降解率近100%;而以Fe~3+协同TiO_2则显著加快反应速率,反应30min降解率达100%;特丁津的降解始于脱氯,然后脱特丁基、乙基、氨基;通过对反应体系的光谱分析显示,特丁津的降解涉及羟基自由基(·OH)及超氧自由基(·O_2~-)的产生与参与.     

羟胺强化亚铁活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的研究

采用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过硫酸盐(PS)体系降解对乙酰氨基酚(ACT),考察了Fe~(2+)、PS、HA投加浓度以及反应初始pH值对ACT降解效果的影响.结果表明,在反应时间为30 min,亚铁浓度为0.05 mmol·L~(-1), PS浓度为0.8 mmol·L~(-1)和初始pH为3.0的条件下,0.5 mmol·L~(-1) HA可将ACT的去除率从13%提高到90%.适量增加Fe~(2+)或HA浓度可以提高ACT的降解率,但是过高的Fe~(2+)和HA浓度会抑制ACT的降解.ACT的降解率随着PS浓度升高而提升,当PS浓度达到1.2 mmol·L~(-1)时,30 min内ACT几乎可以完全降解.ACT的降解效果随着pH的升高而降低.EPR实验表明Fe~(2+)/PS/HA体系中主要的自由基是SO■和HO~·.Na_2SO_3、NaNO_2和Na_2S_2O_3等常见的还原剂均能够强化Fe~(2+)/PS体系对ACT的降解效果,但是其对Fe~(2+)/PS体系的强化效果均比HA低.     

超重力环境下芬顿溶液氧化吸收NO的研究

NO的排放严重影响大气环境,其溶解度低不易被液相吸收。芬顿法产生的羟基自由基氧化性极强但寿命很短,超重力机具有混合速率快、液体停留时间短的特点,该文创新性地结合二者优势,对NO气体进行液相氧化吸收。分别研究了芬顿溶液pH值、浓度、H_2O_2与Fe~(2+)浓度比值、超重力机转速以及NO与芬顿溶液体积流量比等条件对NO脱除效果的影响。超重力机双进液口处即时混合H_2O_2与Fe~(2+)溶液,在1 400 r/min转速下使用pH=2,H_2O_2浓度0.2 mol/L,H_2O_2与Fe~(2+)浓度比为4的芬顿溶液对NO的脱除效果最优。当H_2O_2与Fe~(2+)液流量均为15 L/h,500×10-6 NO气流量为200 L/h时,NO的脱除效率可以达到75%。     

Decontamination of alachlor herbicide wastewater by a continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process

We used a ultrasound/Fe2+/H2O2 process in continuous dosing mode to degrade the alachlor.Experimental results indicated that lower pH levels enhanced the degradation and mineralization of alachlor. The maximum alachlor degradation(initial alachlor concentration of 50 mg/L) was as high as 100% at pH 3 with ultrasound of 100 Watts, 20 mg/L of Fe2+, 2 mg/min of H2O2 and 20℃ within60 min reaction combined with 46.8% total organic carbon removal. Higher reaction temperatures inhibited the degradation of alachlor. Adequate dosages of Fe2+and H2O2 in ultrasound/Fe2+/H2O2process not only enhance the degradation efficiency of alachlor but also save the operational cost than the sole ultrasound or Fenton process. A continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process was proven as an effective method to degrade the alachlor.     

BiVO4-Cu2O/CuO双光电极自偏压光电催化降解苯酚研究

基于费米能级差,构建了以BiVO_4为光阳极,Cu_2O/CuO为光阴极的双光电极可见光响应光催化燃料电池体系,研究了该体系在不同氧化剂的辅助作用下光电催化降解苯酚的效率与动力学.结果表明,向该体系中投加H_2O_2可以显著促进苯酚的降解,且反应过程光电流稳定,铜溶出量低.详细探究了H_2O_2初始浓度、pH对降解的影响,结果表明在H_2O_2投加量为5 mmol·L~(-1),初始pH为3.5条件下利于苯酚降解,5 mg·L~(-1)的苯酚可在120 min内完全去除.顺磁共振和猝灭实验表明该体系的主要氧化物种为·OH、·O~-_2和光生空穴.该催化体系实现了苯酚在可见光下的高效催化降解.     

TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应

以内分泌干扰物阿特拉津为模型污染物,研究了TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应.结果表明,在H2O2存在条件下,金红石TiO2经可见光激发可持续稳定地产生.OH自由基,在Fe3+协同作用下,.OH自由基生成量急剧增加;TiO2能可见光催化H2O2降解阿特拉津,金红石TiO2显示出较锐钛矿TiO2及混晶TiO2(TiO2P25)更高的催化活性,反应60 min,阿特拉津的降解率可达40%;以Fe3+协同TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津时,反应效率显著加快,反应5 min即对阿特拉津的降解率达到100%,而金红石TiO2显示出更为明显的协同效应.     

电-Fenton技术中H2O2积累强化的研究现状及展望

电-Fenton技术因原位电化学合成H₂O₂、电循环Fe²⁺/Fe³⁺而在水处理领域备受关注.阴极2电子氧还原（ORR）电合成H₂O₂反应决定着·OH形成速率及产量.本文首先从阴极电合成H₂O₂全过程角度阐明了阴极积累H₂O₂的原理,随后分别总结了近年来在电-Fenton体系强化2电子ORR前驱体氧传质策略、提高2电子ORR电合成H₂O₂的反应活性/选择性方法、减小/抑制H₂O₂无效分解的途径.在此基础上,进一步总结了电-Fenton技术在环境中的应用,最后对电-Fenton的发展趋势进行了阐述.     

Photodegradation of amoxicillin by catalyzed Fe3+/H2O2 process

Three oxidation processes of UV-Fe³⁺(EDTA)/H₂O₂ (UV: ultraviolet light; EDTA: ethylenediaminetetraacetic acid), UV-Fe³⁺/H₂O₂ and Fe³⁺/H₂O₂ were simultaneously investigated for the degradation of amoxicillin at pH 7.0. The results indicated that, 100% amoxicillin degradation and 81.9% chemical oxygen demand (COD_Cr) removal could be achieved in the UV-Fe³⁺ (EDTA)/H₂O₂ process. The treatment efficiency of amoxicillin and COD_Cr removal were found to decrease to 59.0% and 43.0% in the UV-Fe³⁺/H₂O₂ process; 39.6% and 31.3% in the Fe³⁺/H₂O₂ process. Moreover, the results of biodegradability (biological oxygen demand (BOD₅)/COD_Cr ratio) revealed that the UV-Fe³⁺ (EDTA)/H₂O₂ process was a promising strategy to degrade amoxicillin as the biodegradability of the effluent was improved to 0.45, compared with the cases of UV-Fe³⁺/H₂O₂ (0.25) and Fe³⁺/H₂O₂ (0.10) processes. Therefore, it could be deduced that EDTA and UV light performed synergetic catalytic effect on the Fe³⁺/H₂O₂ process, enhancing the treatment efficiency. The degradation mechanisms were also investigated via UV-Vis spectra, and high performance liquid chromatography-mass spectra. The degradation pathway of amoxicillin was further proposed.     

MnFe2O4磁性纳米棒非均相Fenton催化降解水中四环素的研究

采用水热合成法成功制备出MnFe₂O₄磁性纳米棒（s-MnFe₂O₄）,并考察了商品化的Fe₃O₄、MnFe₂O₄和合成的s-MnFe₂O₄纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、振动样品磁强计（VSM）及X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe₂O₄具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基（·OH）是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe₂O₄磁性纳米棒的高催化活性归因于其表面拥有较高含量的Mn³⁺和Fe²⁺物种,它们的存在能加速界面电子的转移效率,从而促进·OH的生成.合成的s-MnFe₂O₄催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,四环素的去除率仅从87.6%降低到80.2%,且氧化过程中活性组分的流失很少.     

Fe2+和零价铁活化过一硫酸盐降解酸性橙7

采用环境友好的Fe~(2+)和零价铁(ZVI)作活化剂,活化过一硫酸盐(PMS)来降解水中酸性橙7(AO7).结果表明,在Fe~(2+)-PMS体系中,AO7的降解效果不佳,但通过添加适量的络合剂,AO7的去除率会大幅提高.ZVI在PMS存在下被腐蚀,并能够缓慢、持续不断地释放Fe~(2+).ZVI-PMS体系可以在比较宽泛的pH范围(3～9)有效、快速地降解AO7,并且在酸性条件下降解速率较快.淬灭实验结果显示,硫酸根自由基(SO_4~(·-))对AO7的降解起主要作用.除了Cl~-和高浓度(50 mmol·L~(-1))的NO_3~-能够促进AO7的降解外,其他水中共存的阴离子对AO7在ZVI-PMS体系中的降解具有抑制作用,而腐殖酸(HA)则无明显影响.AO7在超纯水中的去除率高于其他实际水体,但反应90 min后,污水厂出水过滤水和胶体浓缩液中的AO7去除率也可高达98.6%和87.6%,说明ZVI-PMS可能可以有效地去除含有较高DOC含量的污水中的AO7.利用GC-MS检测到辐照后溶液中有3种中间产物,推测主要是通过AO7偶氮键断键后的中间产物进一步氧化形成.此外,TOC在一定程度上降低,说明部分AO7被矿化.