聚合多巴胺功能化非织造布增强Fe2+活化过硫酸盐降解酸性红B

为了提高Fe²⁺活化过硫酸盐（PS）过程中Fe²⁺的利用效率,降低其对自由基的淬灭作用.制备了聚多巴胺复合聚丙烯非织造布（PDA-PP）,考察了PDA-PP材料应用于Fe²⁺/PS体系中,对酸性红B（ARB）的氧化降解性能和机理.结果表明：PDA-PP/Fe²⁺/PS体系能够更持续地活化PS氧化降解ARB.一方面聚多巴胺中酚羟基使Fe³⁺还原为Fe²⁺,保持对PS分解的持续性,另一方面聚多巴胺中的邻苯二酚和氨基对Fe²⁺的络合作用控制了Fe²⁺的释放速率,降低了Fe²⁺对自由基的淬灭.自由基淬灭实验与ESR分析结果表明,羟基自由基（·OH）是PDA-PP/Fe²⁺/PS体系的主要活性物种. （SO₄^·-）的产生量少于·OH.研究显示,PDA-PP的加入能有效提高Fe²⁺/PS体系中Fe²⁺ 的利用效率,降低自由基的淬灭作用,PDA-PP在重复使用5次后,催化体系依然保持催化性能.该研究在促进过硫酸盐催化氧化降解有机物方向具有一定的应用潜力.     

WS2对Fe2+/过氧化钙类芬顿体系降解双酚A的助催化作用

Fe²⁺/过氧化钙类芬顿体系（Fe²⁺/CaO₂）在实际应用中易受到铁离子循环缓慢的限制.因此,本研究利用商业WS₂作为Fe²⁺/CaO₂体系的助催化剂以促进Fe³⁺/Fe²⁺快速循环,进而高效降解双酚A（BPA）.在最佳条件下,WS₂/Fe²⁺/CaO₂体系在15 min内对BPA（10 mg?L^-1）的降解率为99.7%.同时,该体系展示出良好的应用前景,可适用于多种水体,亦可高效降解多种难降解有机污染物.自由基淬灭实验和EPR分析表明,羟基自由基（·OH）、单线态氧（¹O₂）和超氧自由基（·O₂^-）是BPA降解的主要活性氧物种,其中·OH贡献最大.WS₂表面暴露的W⁴⁺还原性位点,促进了Fe²⁺的再生,进一步提高了类芬顿的催化性能.WS₂具有良好的稳定性,6次重复循环使用后BPA的降解率仍高达99%.本研究为基于过氧化钙的类芬顿法处理有机废水提供了一种新的见解.     

富氧空位MoO2强化Fe2+/过一硫酸盐体系降解四环素

采用NaBH₄超声还原法合成了富含氧空位的MoO₂,并通过多种表征方法证明了氧空位的存在.10-MoO₂作为助催化剂显著增强了Fe²⁺/过一硫酸盐体系催化性能,构建的10-MoO₂/Fe²⁺/PMS体系可快速降解四环素（TC）,10 min内对TC的降解率接近100%.系统研究了各种影响因素对TC降解效果的影响,探讨了助催化剂的稳定性及该体系的实用性.电化学、铁离子循环及自由基捕获实验的结果表明,由于氧空位（O_vacancy）的存在,降低了MoO₂的电阻,增强了电子转移能力,加速了Fe³⁺/Fe²⁺循环,提高了活性氧物种的产率,从而增强了Fe²⁺/PMS类芬顿体系的催化活性.本研究为类芬顿法处理抗生素废水提供了一种新的视角.     

Fe2+浓度对生物产氢动力学的影响

研究了Fe²⁺在0～1 500 mg/L 范围内对混合细菌发酵产氢动力学的影响.结果表明,以葡萄糖为底物,在35℃ 和初始pH为7.0时,当Fe²⁺浓度为0～300 mg/L 时,混合细菌发酵葡萄糖的最大累积产氢量和平均产氢速率都随着Fe²⁺浓度的增加而增加;当Fe²⁺浓度为300 mg/L 时,最大累积产氢量和平均产氢速率最高,分别为302.3 mL和30.0 mL/h .当Fe²⁺浓度为0～350 mg/L 时,比产氢率随着Fe²⁺浓度的增加而增加,当Fe²⁺浓度为350 mg/L 时,最大比产氢率为311.2 mL/g .修正的Logistic模型能很好地描述累积产氢量随时间的变化规律.修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述Fe²⁺浓度对平均产氢速率的影响.     

Fe2+/电复合活化过硫酸盐处理酸性橙Ⅱ的过程研究

构建了Fe²⁺/电复合活化过硫酸盐体系,以酸性橙II为模拟污染物,探究了温度、Fe²⁺浓度、过硫酸钠浓度、电流密度和pH值对降解过程的影响,并基于猝灭实验分析过程中存在的活性物种及其作用机制.结果表明：Fe²⁺/电复合活化下酸性橙II的降解速率远高于同等条件下单一Fe²⁺活化或电活化的情况;Fe²⁺/电复合活化的能耗仅为0.15 kWh·m^-3,比电活化的能耗降低了46.4%;Fe²⁺/电复合活化对初始pH的适用性较为宽泛,在酸性或中性条件下均可有效降解酸性II;在温度为40 ℃、Fe²⁺浓度为0.50 mmol·L^-1、过硫酸钠浓度为4 mmol·L^-1、电流密度为3 mA·cm^-2和初始pH为6.76的情况下,酸性橙II的降解率可在30 min内达到95.8%;猝灭实验表明,复合活化过程中存在硫酸根自由基、羟基自由基和 超氧自由基.综合分析认为复合体系中的Fe²⁺和电场同步作用,促进了过硫酸盐的活化及降解过程.     

亚硫酸氢盐强化微量Fe2+活化过二硫酸盐降解扑热息痛

Fe²⁺可激活过二硫酸盐（PDS）快速产生硫酸根自由基（SO₄^-·），但Fe²⁺会快速转化为低活性的Fe³⁺，且Fe²⁺的投加量普遍较大，限制了该体系的广泛应用.采用亚硫酸氢盐（BS）强化微量Fe²⁺-PDS体系降解水中的扑热息痛（APAP）.结果表明，投加BS可促进Fe²⁺-Fe³⁺的循环，明显改善Fe²⁺-PDS体系对APAP的降解效果，在最优条件下（PDS=0.6 mmol·L^-1；BS=0.4 mmol·L^-1；Fe²⁺=10 μmol·L^-1；pH=4）下，APAP （4 μmol·L^-1）可在180 s内被完全降解.同时，APAP的降解速率随BS （0~0.6 mmol·L^-1）和PDS （0.2~1.5 mmol·L^-1）浓度的增大而升高，适量提高Fe²⁺浓度可促进APAP的降解，但增加BS的投加次数对降解速率影响不大.HCO₃^-与HPO₄^2-明显抑制了体系降解APAP的效率，Cl^-和NO₃^-有轻微抑制作用，腐殖酸（HA）则影响不大.通过淬灭实验和电子顺磁共振波谱检测，证实了体系中SO₄^-·、·OH和单线态氧的产生，其中SO₄^-·是降解APAP的主要活性物种.利用三维荧光光谱技术对APAP降解过程进行了表征，表明APAP降解产物具有荧光特性.此外，还鉴定出5种中间产物，并提出了3种可能的降解途径.体系在实际水体中的效能低于超纯水中的表现，但延长反应时间可明显增强降解效果，表明BS-Fe²⁺-PDS体系是一种有前景的有机污染物降解方法.     

MoS2强化Fe2+活化单过硫酸盐去除磺胺甲恶唑和还原六价铬的研究

采用二硫化钼（MoS₂）作为助催化剂加入到亚铁离子（Fe²⁺）/单过硫酸盐（PMS）体系,去除溶液中的磺胺甲恶唑（SMX）和还原六价铬（Cr（Ⅵ））,分别对SMX及SMX与Cr（Ⅵ）共存情况下的去除效果进行研究,并考察了MoS₂、Fe²⁺、PMS、SMX投加量对SMX和Cr（Ⅵ）去除效果的影响.结果表明,在[MoS₂]₀=0.9 g·L^-1,[Fe²⁺]₀ =0.3 mmol·L^-1,[PMS]₀=1 mmol·L^-1,[Cr（Ⅵ）]₀=100 μmol·L^-1,[SMX]₀=25 μmol·L^-1,初始pH为3.0的条件下反应30 min时,SMX的去除率和Cr（Ⅵ）的还原率分别达到98.8%和99.2%;实验中MoS₂和Fe²⁺浓度与Cr（Ⅵ）还原率呈正相关,而PMS浓度过高则会抑制Cr（Ⅵ）的还原;MoS₂/Fe²⁺/PMS体系下Cr（Ⅵ）的还原机理不仅与MoS₂还原生成的亚铁离子有关,Cr（Ⅵ）也能够被MoS₂或PMS直接还原.EPR实验表明,MoS₂/Fe²⁺/PMS体系中主要的自由基是SO₄^·-和HO^·.     

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.     

环境pH条件下Fe2+活化过二硫酸盐降解有机污染物的效能与影响因素

利用Fe²⁺活化过二硫酸盐（PDS）产生SO₄^-·等高活性氧化物种是去除有机污染物的重要方法.然而该方法通常只有在酸性条件下才能获得良好的污染物去除效果,限制了Fe²⁺/PDS体系的实际应用.为此,分别从不同pH条件下Fe²⁺活化PDS降解水中有机污染物的效能、活性氧化物的种类和氧气的影响等角度,系统分析了中碱性条件下Fe²⁺/PDS体系难以氧化有机污染物的影响因素.结果发现,不同pH条件下Fe²⁺/PDS体系中均有SO₄^-·和Fe （Ⅳ）的生成;中碱性条件下溶解氧可与PDS竞争Fe²⁺,但此时仍有可观的PDS （37.6%~100%）得到了活化且排除氧气并不能提高污染物的去除效果.通过改变Fe²⁺的投量发现,过量的Fe²⁺会显著降低Fe²⁺/PDS体系对卡马西平的去除率,这表明过量的Fe²⁺对活性氧化物种是无谓消耗,是导致中碱性条件下Fe²⁺/PDS体系除污效能降低的重要原因.鉴于此,进一步探讨了零价铁或硫化零价铁替代Fe²⁺活化PDS去除污染物的可行性,并利用同步辐射技术分析了零价铁的腐蚀情况.结果为中碱性条件下PDS的有效活化和实际应用提供了理论支撑.     

碳酸盐岩对Fe2+生物氧化及铁矿物合成的影响

利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f）,通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe²⁺生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明：添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位（ORP）和Fe²⁺生物氧化速率产生明显影响,但总铁（TFe）的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^-1分别增加到12.03 g·L^-1和13.69 g·L^-1;同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe²⁺生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca²⁺和Mg²⁺,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe²⁺生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果.     

化学氧化法修复TPH污染土壤的效果比较及工艺研究

以TPH污染土壤为研究对象,研究了不同化学氧化体系对TPH污染土壤的修复效果及影响因素。研究表明:Fenton、类Fenton及碱活化过硫酸盐3个体系都对TPH污染土壤有较好的修复效果。柠檬酸的加入改善了Fenton体系的催化作用,类Fenton体系降解效果最佳。TPH在类Fenton及碱活化过硫酸盐体系中的降解符合准一级反应动力学,提高H₂O₂、柠檬酸和过硫酸盐的浓度均有利于TPH的降解。强化混合、分次投加氧化剂及减小土壤粒径均可以提高TPH的降解效率,节约氧化剂用量。类Fenton体系中有效成分主要为·OH,碱活化过硫酸盐体系中除了·OH外,还存在SO₄-·或O₂-·等的作用,因此氧化剂利用率较高。     

Photodegradation of bisphenol A in Fe(Ⅲ)-oxalate complexes solution

Introduction B isphenol A (2, 2-bis (4-dihydroxydiphenyl) propane) (BPA ) is w idely used as a raw m aterial for polycarbonate and epoxy resins. In previous studies, the residue level of B PA w as detected to be at a rather high level in natural w ater en…     

纳米Fe3 O4-H2 O2 非均相Fenton反应催化氧化邻苯二酚

由四氧化三铁(Fe3O4)-过氧化氢(H2O2)构成的非均相Fenton体系主要利用H2O2分解产生的羟基自由基氧化去除难降解有机污染物.研究了邻苯二酚在纳米Fe3O4-H2O2构成的非均相Fenton体系中的催化氧化特征,同时对实验室制备的纳米级Fe3O4和商品微米级Fe3O4两种催化剂的催化活性进行比较,并考察了H2O2初始浓度对邻苯二酚的催化氧化的影响.结果表明,自制纳米Fe3O4-H2O2体系较商品Fe3O4-H2O2体系,能更快速地去除溶液中的邻苯二酚和总有机碳(TOC),邻苯二酚的去除率接近100%,同时能迅速催化H2O2分解.邻苯二酚的催化氧化反应遵循准一级反应动力学方程,H2O2的分解反应能用三级反应动力学方程较好拟合.此外,反应过程中铁释放低于0.3 mg.L-1,不足以启动均相Fenton反应,反应机制为由界面反应控制的非均相反应机制.     

Fenton反应及其参与的光催化体系的机理研究进展

综述了光催化降解有机污染物和杀菌的机理,其中降解有机物机理的主要内容为空穴和羟基自由基(·OH)氧化分解有机污染物,杀菌机理与降解有机物类似,即电子和空穴或含氧自由基攻击细菌的细胞壁、细胞膜和胞内成分,使细菌失活。分别从Fe~(2+)和Cu~(2+)两种离子介导的Fenton反应总结了Fenton反应的机理,得出两种离子介导的Fenton反应具有类似机理的结论。最后阐述了目前在光催化体系中引入Fenton反应的研究现状及作用机理,发现将Fenton反应引入光催化体系是促进光催化活性的有效途径。     

超声波/零价铁协同体系作用机理探讨

在超声波/零价铁协同体系中,探讨了OH.的产生途径及其影响因素,并分析了Fe0表面形态变化。结果表明:在超声波/零价铁体系中,羟基自由基的产生途径主要有四种:声空化导致水分子热解、Fenton反应、超声波与类Fenton反应的复合效应、铁粉颗粒效应;pH值过低或过高都不利于羟基自由基产生;当铁粉投加量为2.0g/L时最有利于羟基自由基产生;超声波通过冲刷、碎裂、清洗、气蚀和熔合等多种效应,活化和增强铁粉的表面性能。     

光助-电解锰渣/H2O2非均相体系氧化降解双酚S

以电解锰渣作为光催化剂构建非均相类光Fenton体系,采用双酚S为模型化合物,研究了该反应体系中双酚S氧化降解的降解机制及影响因素,并建立了·OH的生成速率模型以及溶解性有机质（DOM）影响的预测模型.结果表明,电解锰渣中具有催化效果的铁和锰的质量含量分别为1.49%和2.28%;相比UV、UV/电解锰渣、UV/H₂O₂和电解锰渣/H₂O₂体系,电解锰渣/UV/H₂O₂光Fenton体系对双酚S具有更好的氧化降解效果,双酚S的降解效果与电解锰渣投加量、H₂O₂浓度呈正相关,与pH值、双酚S初始浓度呈负相关;溶液中析出的Fe和Mn的浓度与pH值呈负相关,且电解锰渣/UV/H₂O₂氧化体系反应浸出的共存活性金属组分不利于双酚S降解;电子自旋共振和自由基淬灭实验发现电解锰渣/UV/H₂O₂体系中氧化降解双酚的主要活性物种是·OH.采用异丙醇构建了该体系中·OH的生成速率模型,计算可得·OH的生成速率R·^f_OH在3.22×10^-9~1.1×10^-8mol/（L·s）之间,与硝基苯拟合计算出的R·^f_OH（6.5×10^-9mol/（L·s））一致.双酚S降解效率随着DOM浓度的增加而降低.基于自由基稳态动力学理论建立了DOM存在下电解锰渣/UV/H₂O₂体系中双酚S降解的动力学预测模型,发现模型的预测值与实验值较好符合,说明DOM主要通过淬灭体系中的·OH影响双酚S的降解.     

二茂铁催化光助非均相类Fenton氧化法处理含罗丹明B废水

采用二茂铁(Fc)替代UV/Fenton体系中的催化剂Fe2+,构建了一个新的UV/H2O2/Fc非均相Fenton反应体系,研究了该反应体系对含罗丹明B模拟废水的脱色性能.结果表明,Fc对水中UV/Fenton反应具有良好的催化活性,对罗丹明B起氧化作用的主要物质是·OH和其他活性物质.对水中罗丹明B的氧化脱色反应的催化性稳定,对Fc重复回收利用3次后对模拟废水仍有99%以上的脱色率;UV/H2O2/Fc体系处理罗丹明B的最佳工艺条件是H2O2的浓度为1.5′10-2mol/L,Fc的投加量为0.13g/L,初始pH值在2~6之间.证实了Fc作为光助非均相Fenton体系催化剂的可能性.     

无机助催化(类)芬顿反应降解有机污染物的研究进展

芬顿技术常用于去除水中的有机污染物,通过向溶液中加入Fe2+和H₂O₂便可以产生自由基并进一步氧化有机物,但传统的芬顿技术总是伴随着诸如铁泥、较窄的pH适用范围等缺点. 近年来,以MoS₂为代表的一类无机助催化剂可以有效地促进(类)芬顿反应中Fe2+/Fe3+的循环以及反应中自由基的生成,MoS₂因其表面存在的还原态金属活性中心可以有效地还原Fe3+或Co3+等金属离子并减少元素的流失. 为了进一步明确无机助催化剂的性能和微观机制,本文综述了以MoS₂为代表的助催化剂在均相和非均相芬顿反应中对于H₂O₂及PMS的活化效果. 结果表明:无论是在均相还是非均相(类)芬顿反应中,MoS₂、CoS₂等表面存在的还原态金属活性中心均能显著促进(类)芬顿反应中金属离子的循环,并提高反应中强氧化性活性氧物种的浓度,而一些助催化剂在助催化芬顿反应的同时,甚至可以自产活性氧物种或是自主活化PMS. 但目前的研究仍存在一些不足,如无机助催化剂极有可能会给反应体系带来重金属离子的二次污染,一般的非均相催化剂及助催化剂的使用时限较短,并不能满足实际工业化的应用. 因此在未来的研究中,提高催化剂和助催化剂的反应稳定性和进一步提高反应活性应作为研究的重点. 其中,将纳米技术与催化剂和助催化剂的制备相结合,或进一步改善助催化剂的效能均可能有效推进无机催化剂及助催化剂在工业应用上的进程.      

ESR技术应用于逆胶束酶体系性能的研究

采用鼠李糖脂构建逆胶束体系,并利用电子自旋共振（ESR）技术研究了鼠李糖脂逆胶束及鼠李糖脂逆胶束酶体系的性能.采用ESR光谱技术计算得出逆胶束体系中超精细分裂常数变化,研究表明鼠李糖脂在正己烷中的临界胶度为0.07mmol/L.通过分析ESR光谱中旋转相关时间的变化,探究电子自旋探针在逆胶束中运动受阻和翻转所需时间的情况同时,ESR光谱的峰值体现了样品中自由基含量的多少.通过对比逆胶束体系、逆胶束酶体系以及逆胶束酶-苯酚体系的ESR光谱,结果表明鼠李糖脂逆胶束-苯酚体系的自由基最多.通过研究对16-氮氧自由基硬脂酸对两个体系作用,推测出电子自旋探针自由基团定位于逆胶束水核中,并且推断电子自旋探针位于水核的边缘区域,即结合水水层.该研究为逆胶束酶体系的应用提供了坚实的理论基础.     

用电子自旋探针研究水泥固化土壤中镉离子的反应

应用电子自旋探针（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ ｓｐｉｎ ｐｒｏｂｅ，简ＥＳＰ）Ｍｎ＾２＋离子的超精细结构（ｈｙｐｅｒｆｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，简称ｈｆｓ），揭示了水泥固化土壤中Ｃｄ＾２＋离子的化学反应，研究发现：由于水泥水化产生高的ＰＨ值，Ｃｄ＾２＋离子与ＯＨ＾－离子反应生成Ｃｄ（ＯＨ）２沉‘当有ＣＯ２气体存在时，Ｃｄ＾２＋离子会与ＣＯ２和水泥水化的ＯＨ＾－离子反应生成ＣｄＣＯ３、Ｃｄ（ＯＨ）２，这些