纳米Fe3C/炭纤维非均相电芬顿降解二甲基砷的研究

针对结构稳定且难以靠常规方法去除的二甲基砷,制备新型负载Fe_3C纳米粒子的炭纤维催化剂,并对其非均相电芬顿降解二甲基砷进行了研究.结果表明,纳米Fe_3C/CF与阴极产生的H2O2发生电芬顿催化反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷和As(V),As(V)可被同步吸附在Fe_3C/CF催化剂表面.通过考察电催化过程中初始p H、反应物初始浓度、电流强度和催化剂投加量等因素对催化氧化DMA效果的影响,表明在初始p H为3,二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1),Fe_3C/CF投量为500 mg·L~(-1)的最佳条件下,经非均相电芬顿反应360 min后,二甲基砷去除率高达96%.     

类芬顿试剂液相氧化法脱硝的实验研究

以类芬顿试剂(H2O2/Fe3+/UV)液相氧化法脱硝,探讨了液相催化和类芬顿脱硝反应的机理及其关系.研究了H2O2浓度、[H2O2]/[Fe3+]、初始pH值、气体流量、紫外光和H2O2投加方式对NO去除率的影响.结果表明,脱硝效率随H2O2浓度增加而升高;H2O2浓度一定时,Fe3+浓度的增加有利于NO的脱除,[H2O2]/[Fe3+]=6时,脱硝效率最高;当初始pH值3时,pH值升高,脱硝效率下降,初始pH值为3时脱硝效果最好;NO去除率随气体流量的增加而下降;紫外光的照射能提高脱硝效率;分3次等量投加H2O2可以使脱硝效率维持在80%左右.     

感应电芬顿降解二甲基砷的效果与机理研究

二甲基砷作为甲基砷的主要种类之一,主要由含砷废水的排放和农药滥用进入环境水体,进而严重威胁着人类的健康.通过改进电芬顿反应中Fe~(2+)的投加方式,构建了以铁棒为感应阳极、RuO_2/Ti网为阳极、2个活性炭纤维为双阴极的感应电芬顿体系.为探究感应电芬顿体系对二甲基砷的降解效果与机理,考察了反应过程中初始pH、电流密度、反应物初始浓度等因素对二甲基砷去除效果的影响.结果表明,在初始pH值为3,电流密度为2 m A·cm~(-2),二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1)的最佳条件下,经感应电芬顿反应240 min后,二甲基砷去除率高达94.4%.在此体系中,感应铁电极不断释放的Fe~(2+)与阴极产生的H_2O_2发生电芬顿反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷、As(Ⅲ)和As(V),同时,铁离子水解生成的铁的羟基络合物将二甲基砷、一甲基砷、As(III)和As(V)吸附在其表面,从而达到二甲基砷的高效去除.     

Fenton试剂处理难降解垃圾渗滤液的研究

采用实验方法,考察了初始pH值、FeSO4·7H2O投加量、H2O2投加量对渗滤液处理效果的影响,通过与FeCl3絮凝法的比较探讨了Fenton法处理渗滤液的机理。研究结果表明,Fenton试剂处理渗滤液的最佳条件为初始pH值4,FeSO4·7H2O（20％）投加量0．6mL／100ml,H2O2（30％）投加量3．0mL／100ml,反应2h,此条件下处理可使CODcr去除率为84．77％,色度去除率为60％。Fenton法处理渗滤波时,大分子有机物的去除主要靠氧化作用。Fenton处理可有效地将大分子有机物降解为小分子的有机物,小分子有机物主要通过絮凝去除。     

铁电絮凝去除磷酸盐性能及影响因素研究

不同水质条件下,铁板作为阳极电絮凝时会产生不同形态的絮体,而絮体种类对磷酸盐去除效果尚不明确.利用铁板作为阳极进行电絮凝,考察溶解氧对电絮凝过程中生成絮体种类的影响,进一步研究电流密度和初始pH值对磷酸盐去除效果的影响.结果表明,低溶解氧（DO）条件下絮体成分主要为磁铁矿,高DO条件下可能为无定型三价铁氧化物/氢氧化物;电流密度越大(2.5、5和10 mA·cm^-2),磷酸盐去除效率越高,同时,低DO条件下磷酸盐去除效率高于高DO条件;而初始pH值（4、5、6、7和8）虽不影响不同溶解氧条件下所产絮体的除磷效果,但DO浓度高时,酸性条件下磷酸盐去除效率更高.当前污水处理厂二级出水存在磷浓度较高的问题(TP> 0.5 mg·L^-1),采用实际污水在2.5 mA·cm^-2电流密度下进行电絮凝,10 min后,初始浓度为1.307 mg·L^-1磷酸盐去除效率达98%以上.研究结果将为电絮凝产不同形态铁去除磷酸盐提供理论支持.     

电絮凝法去除水中微量叔丁醇的研究

采用电絮凝法对水中微量的叔丁醇(TBA)进行去除,分别考察了电极材料、极板间距、电流密度、溶液初始pH值对叔丁醇去除效果的影响.结果表明,以铝为阳极、不锈钢为阴极,极板间距为1.4cm,电流密度为20mA/cm²,溶液初始pH值为8时,电解120min后叔丁醇的去除率为80.4%,此时铝阳极实际损耗量(1.93kg/m³)大于理论损耗量(1.61kg/m³).同时,叔丁醇的去除过程可用准一级反应动力学方程进行预测.絮体特性分析表明,在电絮凝去除叔丁醇的过程中除AlO(OH)、Al(OH)₃絮体吸附、絮凝作用外还存在阳极氧化过程,使得叔丁醇被氧化为醛、酮等小分子物质.     

UV/H_2O_2对氯消毒副产物TCM、DCBM的去除影响因素研究

针对UV/H_2O_2对氯化消毒副产物三氯甲烷(TCM)和一溴二氯甲烷(DCBM)的去除效果及影响因素进行研究,结果表明UV/H_2O_2方法对TCM和DCBM去除效果的影响因素有过氧化氢(H_2O_2)投加量、紫外光照强度、反应p H值和反应物初始浓度。通过不同的反应条件得出:H_2O_2在一定投加量变化范围(10~35 mmol/L)内,随投加量的增加,TCM和DCBM的去除率均呈先上升后下降趋势,H_2O_2最佳投加量分别为25,20 mmol/L;增大紫外光照(UV)强度,TCM和DCBM的去除率均显著提高;随初始p H值的增大,去除率均呈先上升后下降趋势,p H值为7.0时,去除率达到最佳;TCM和DCBM反应初始浓度分别为150,160μg/L时,其去除率最高,在有效时间内去除率分别为95.88%、92.56%。     

电Fenton法处理染料废水的研究

采用电Fenton法预处理染料废水,对影响COD及色度去除率的各种因素,包括内电解反应的初始pH值、铁的投加量、铁炭投加比,Fenton试剂氧化处理过程中初始pH值、H2O2的投加量及投加方式、反应时间等进行了研究。结果表明,内电解反应的最佳条件为：pH值为3.0,铁的投加量为25g/L,Fe/C为1：1.3;Fenton试剂氧化处理染料废水的最佳条件为：H2O2投加量为30mmol/L,pH值为内电解出水pH值（pH值为4.0左右）,反应时间为50min。COD去除率可达58%,色度去除率可达95%以上。     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

UV协同ClO2去除三氯生及其降解产物的研究

采用UV/Cl O2工艺对三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了初始p H、Cl O2投加量、TCS初始浓度、腐殖酸(HA)在UV/Cl O2联用工艺中对TCS降解的影响.研究表明,UV/Cl O2工艺可以有效去除TCS且具有协同作用,光强为6.5μW·cm-2、Cl O2投加量为0.5 mg·L-1和TCS浓度为300μg·L-1时,单独UV和Cl O2在1 min内对TCS的去除分别为5.23%和84.93%,UV/Cl O2联用工艺TCS在1 min内去除可达到99.13%.实验范围内(p H 6~9)随着p H的增大TCS去除率从99.4%升到99.63%;增大Cl O2投加量可以提高TCS的去除,Cl O2投加量从0.5~1.5 mg·L-1时TCS去除率由98.1%提高到99.89%;TCS初始浓度与去除率呈负相关,初始浓度从100~500μg·L-1时TCS去除率由99.98%下降到94.39%;低浓度的腐殖酸有利于TCS的去除,高浓度的腐殖酸则相反.GC/MS对TCS的UV、Cl O2和UV/Cl O2的降解产物分析表明,TCS的主要降解产物包括2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,7-二氯代二苯并-对-二英(2,7-DCDD)等.     

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.      

阴极原位产H2O2强化光电催化降解水中EDTA的研究

本研究构建了以活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为阴极,TiO_2/Ti与Ru O_2/Ti为双阳极的光电催化体系.该体系中,Ru O_2/Ti电阳极和TiO_2/Ti光阳极均有氧化作用,可同时氧化降解污染物;且电阳极具有较强析氧作用,能产生大量O_2;ACF阴极具有还原作用,可将体系中产生的O_2原位还原为H_2O_2;H_2O_2在紫外光下产生·OH,进而强化光电催化与电催化氧化过程,实现对水中乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的高效去除.本论文详细考察了电流密度、pH、曝气等因素对EDTA降解效果的影响.结果表明,在EDTA初始浓度为300 mg·L~(-1)、溶液初始pH=4.84、电流密度为12 m A·cm~(-2)和光电流密度为0.012 m A·cm~(-2)的条件下,反应90 min后,EDTA降解率高于90%.该催化体系实现了EDTA的高效降解.     

Degradation kinetics and mechanism of trace nitrobenzene by granular activated carbon enhanced microwave/hydrogen peroxide system

The kinetics of the degradation of trace nitrobenzene (NB) by a granular activated carbon (GAC) enhanced microwave (MW)/hydrogen peroxide (H₂O₂) system was studied. Effects of pH, NB initial concentration and tert-butyl alcohol on the removal efficiency were examined. It was found that the reaction rate fits well to first-order reaction kinetics in the MW/GAC/H₂O₂ process. Moreover, GAC greatly enhanced the degradation rate of NB in water. Under a given condition (MW power 300 W, H₂O₂ dosage 10 mg/L, pH 6.85 and temperature (60±5)℃), the degradation rate of NB was 0.05214 min^-1 when 4 g/L GAC was added. In general, alkaline pH was better for NB degradation; however, the optimum pH was 8.0 in the tested pH value range of 4.0-12.0. At H₂O₂ dosage of 10 mg/L and GAC dosage of 4 g/L, the removal of NB was decreased with increasing initial concentrations of NB, indicating that a low initial concentration was beneficial for the degradation of NB. These results indicated that the MW/GAC/H₂O₂ process was effective for trace NB degradation in water. Gas chromatography-mass spectrometry analysis indicated that a hydroxyl radical addition reaction and dehydrogenation reaction enhanced NB degradation.     

超声-电凝聚除磷技术及动力学分析

采用超声辅助电凝聚技术处理含磷废水,研究该技术的可行性及其特点.通过对比实验表明,在相同实验条件下,超声辅助电凝聚除磷效率比磁力搅拌电凝聚除磷效率高18.40%.进行L16(44)四水平四因素正交优化试验,结果表明,超声-电凝聚除磷的影响因素主次关系依次为pH、磷初始浓度、电混凝时间、电极间距.在最优组合工艺条件下,即电极间距为2cm,pH为7,电混凝时间为3min,磷初始浓度为10mg·L-1,磷的去除率达到99.60%.初步分析了超声-电凝聚除磷的机理以及超声在电凝聚除磷过程中的作用.动力学分析表明,超声-电凝聚除磷符合零级反应动力学规律.能耗估算表明,超声-电凝聚技术除磷的单位磷能耗明显低于磁力搅拌电凝聚除磷的单位磷能耗.     

辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的催化特性研究

为了研究辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的动力学过程,采用人工配不试验,测定了ｐＨ对酶催化反应的影响,Ｈ２Ｏ２抑制酶催化反应的动力学参数和不同度物的酶催化反应动力学参数,结果表明,在试验的ｐＨ范围内,ｐＨ为９时过氧化物酶对苯酚和对氯苯酚的去除效率最高,分别达到９９．５％和９５％。     

UV/H2O2工艺降解微囊藻毒素-LR

采用UV/H₂O₂联合工艺,研究了光强、初始浓度、H₂O₂投加量、pH及阴离子对微囊藻毒素-LR (MC-LR)去除率的影响.结果表明,单独H₂O₂对MC-LR基本无去除效果;单独UV工艺可以一定程度上降解MC-LR;而UV/H₂O₂联合工艺由于发生协同作用明显提高降解效率.试验发现,随着光强的增大,MC-LR的去除率不断提高;随着MC-LR初始浓度的增大,其去除率不断降低;随着H₂O₂投加量的增大,降解速率常数逐渐增大,当H₂O₂投加量由1 mmol/L增大到3 mmol/L时,降解速率常数由0.084 4上升到0.166 4;当pH为3.13时,在相同条件下MC-LR的去除效果最好;阴离子的投加不利于MC-LR的降解,其中CO^2-₃、NO^-₃影响最大.     

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.     

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.