对苯二酚强化多相类-Fenton过程降解活性艳红MX-5B的效能与机理

用碱沉淀法制备的硅羟基氧化铁(Si-FeOOH)作多相类-Fenton反应的催化剂,探讨了室温条件下投加还原剂对苯二酚(HQ)对其催化H2O2降解活性艳红MX-5B的影响,同时考察了pH、H2O2浓度、催化剂Si-FeOOH投量及活性艳红浓度对活性艳红MX-5B脱色率的影响,并从溶铁量方面初步探讨了Si-FeOOH/H2O2/HQ体系降解活性艳红MX-5B的机理.结果表明,对苯二酚强化以Si-FeOOH为催化剂的多相类-Fenton反应降解活性艳红的效果显著.在pH=3,活性艳红初始浓度为10mg·L-1,对苯二酚浓度为0.55mg·L-1,Si-FeOOH投量为100mg·L-1,H2O2浓度为51mg·L-1的反应条件下,活性艳红MX-5B的脱色率达94.69%.研究还发现,活性艳红脱色率与反应体系里的铁离子浓度关系密切,表明多相类-Fenton反应中除了催化剂表面吸附催化作用外,也可能存在类似均相类-Fenton的溶液催化作用.     

Si-FeOOH非均相Fenton降解活性艳红MX-5B的效能研究

用碱沉淀法制备的Si-FeOOH作非均相催化剂,研究其催化H2O2降饵活性艳红MX-5B的效能,考察了温度、过氧化氧浓度、催化剂投量、活性艳红浓度对活性艳红脱色率的影响,并从溶铁量及与FeOOH对比等方面反应催化剂的性能.结果表明:在活性艳红初始浓度为10mg·L-1,温度为60℃,pH=3,Si-FeOOH投量为0....     

有机酸在金属氧化物上的吸附对催化臭氧氧化的影响

以苯甲酸(BA)、邻苯二甲酸(PA)、商品腐殖酸(CHA)和反渗透法提取的松花江水腐殖酸(SHA)为目标物,研究了臭氧氧化及羟基氧化铁(FeOOH)和二氧化铈(CeO₂)为催化剂时的吸附与催化臭氧氧化去除这些有机物的效果.结果表明,BA在FeOOH表面没有吸附,FeOOH对BA催化氧化的去除率比臭氧单独氧化高45%;PA在FeOOH上的吸附使其溶液中的浓度减少了5%,此时FeOOH对PA的氧化没有催化作用.CeO₂有助于催化臭氧氧化在其表面吸附较强的PA,且对氧化产生的草酸根有催化去除作用,但对不吸附在其表面的BA没有催化臭氧氧化作用.CeO₂对腐殖酸的吸附比FeOOH强,其催化臭氧氧化去除腐殖酸的作用比FeOOH更显著;当无机阴离子和腐殖酸竞争金属氧化物表面的吸附位时,催化作用受到抑制.     

水中羟基氧化铁催化臭氧分解和氧化痕量硝基苯的机理探讨

测定了木质颗粒活性炭(GAC)和负载在GAC上的羟基氧化铁(FeOOH)催化水中臭氧分解的速率常数并探讨了催化臭氧分解的途径.以水中几种氧化物表面羟基密度和表面零电荷pH值(pH_zpc)为表征氧化物表面性质的参数,考察了2个参数对催化臭氧氧化水中硝基苯的影响.GAC和负载在GAC上的FeOOH使水中臭氧一级分解速率常数分别提高了68%和108%,用叔丁醇捕获掉生成的羟基自由基后,前者的分解速率常数降低了9%,后者降低了20%.GAC在催化臭氧分解时主要起到吸附剂和还原剂的作用,FeOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成.氧化物表面羟基密度和催化臭氧氧化水中硝基苯的效果之间没有直接的关系,由氧化物的pH_zpc决定的表面电荷状态与催化氧化效果有关,表面接近电中性时对催化氧化硝基苯有利.高密度的表面羟基会使表面羟基之间形成较强的氢键,使催化作用减弱.     

羟基氧化铁催化臭氧氧化微污染有机物能效与机理研究

非均相金属氧化物催化臭氧氧化技术已日趋成熟,其中负载型催化剂使用较多,对羟基金属氧化物催化臭氧氧化技术展开讨论。羟基氧化铁可加快臭氧的氧化效率,提高有机物的可生化性,降低溴酸盐的形成。表面羟基位是目前流行的机理探究方向,但是对于催化臭氧氧化反应的活性位点仍未形成定论。金属氧化物催化剂因其操作简便和无附加能量投入得到重视,因此深入揭示多相催化臭氧化降解污染物催化机理,制备廉价、高效、易回收再利用的催化剂是未来研究的方向。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水THMs生成势的控制作用

实验比较了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁催化臭氧氧化后的三卤甲烷生成势(THMFP).考察了不同的溴离子含量、pH值、碱度、O₃/TOC比例、氧化反应时间、催化剂投量时,2种氧化条件下滤后水THMFP的变化规律.发现羟基氧化铁催化氧化后,滤后水的THMFP比单独臭氧氧化后的降低了30.5%.溴离子浓度较高时THMs以溴代产物为主,羟基氧化铁催化氧化后溴代的THMFP是单独臭氧氧化后的45%～65.5%.在滤后水pH值为6.33～9.43、O3/TOC比值为0.65～2.05、氧化时间为2～20min的条件下,羟基氧化铁催化氧化都表现出明显降低THMFP的优势.碱度升高使2种氧化后的THMFP都降低,且使其差值减小.催化剂存在降低THMFP的最佳投量.催化氧化降低滤后水THMFP的原因是比单独臭氧氧化提高了对TOC的去除率,催化产生的羟基自由基进一步氧化降低了水中有机物卤代活性位的数量.     

羟基化锌催化臭氧氧化去除水中痕量磺胺嘧啶

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧化去除水中痕量磺胺嘧啶(SD)的效能,通过研究叔丁醇对催化效果的影响,推断了催化反应机理,探讨了臭氧投加量、水质因素、催化剂投加量和使用次数对催化性能的影响因素.结果表明,ZnOOH对臭氧氧化水中的SD有较强的催化活性.催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应.在优化的实验条件下,蒸馏水中反应30min时,催化臭氧化比单独臭氧化对SD的去除率提高了47.7%.催化过程遵循自由基反应机理,SD的去除效果随催化剂投加量的增加而提高,催化剂在重复使用后催化效果基本不变,水中的氯离子可以明显降低催化剂的活性,偏碱性条件下,催化效果更佳.     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

Fe-Ce/GAC催化臭氧降解高浓度腐殖酸废水

采用浸渍焙烧法制备了Fe-Ce/GAC催化剂,并用于催化臭氧降解模拟高浓度腐殖酸废水.以废水COD、腐殖酸浓度为考察指标,研究了Fe-Ce/GAC催化剂的前驱体无机铁盐种类、焙烧温度、铁盐浓度、助剂稀土元素种类及浓度、分散剂硝酸钾浓度等不同制备条件对催化臭氧降解腐殖酸的效果.试验表明,在腐殖酸浓度为3.00 g·L~(-1)、pH值约8.0、温度为25℃、臭氧投量为1.24 g·h~(-1),反应40 min后COD、腐殖酸去除率仅为17.1%、43.0%;添加以2.0%硝酸铁、1.5%硝酸铈、1.0%硝酸钾溶液浸渍,经350℃焙烧3 h后制备的Fe-Ce/GAC催化剂,可使COD、腐殖酸去除率分别提高40.3%、31.8%.且Fe-Ce/GAC催化剂具有较好的稳定性,重复使用5次后,COD、腐殖酸去除率仅小幅降低了4.2%、9.1%.SEM图象显示活性炭经改性后,比表面积明显增大,有利于活性物质的负载;EDS分析表明催化剂负载了大量的Fe、Ce等金属物质;XRD图谱显示催化剂含有Fe_2O_3、CeO_2等多种活性物质.Fe-Ce/GAC催化臭氧的机理可解释为:活性成分氧化铁在催化过程中生成的羟基氧化铁会促进羟基自由基的生成,而铈元素在催化过程中不仅会提高催化剂的活性,而且生成的化学吸附氧可促进对有机物的吸附及氧化.     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水卤乙酸生成势的影响

考察了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁(FeOOH)催化臭氧氧化后5种卤乙酸生成势(HAA5FP)的生成情况.研究了氧化时间、溴离子浓度、滤后水pH值、碱度和O3投量对2种氧化方式下HAA5FP的影响规律.发现该滤后水氯化后的HAA种类为二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)及溴离子存在时有二溴乙酸(DBAA).无溴离子存在时,催化臭氧氧化在5～20min内使得HAA5FP比臭氧氧化后的降低9.5%～18.3%.溴离子浓度增加使HAA5FP减少,催化臭氧氧化后HAA5FP也比臭氧氧化后低更多.中性pH时,催化臭氧氧化比臭氧氧化有更明显的控制HAA5FP的优势.重碳酸盐碱度升高使HAA5FP降低,且2种氧化后HAA5FP的差别减小.O₃/TOC比值为0.45～1.43的臭氧投量范围内,催化臭氧氧化后HAA5FP比臭氧氧化后减少11.2%～28.0%.催化臭氧氧化对滤后水HAA5FP的影响与FeOOH催化臭氧生成羟基自由基的特点密切相关.     

UV/Si-FeOOH/H_2O_2氧化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

通过Si掺杂方式自制无定型Si-FeOOH催化剂,并将其用于UV/Si-FeOOH/H2O2光解体系降解内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP),通过XRD、IR和SEM测试研究了Si-FeOOH的晶相结构,并与普通FeOOH进行铁溶出对比,研究pH值等因素对Si-FeOOH表面吸附和对协同体系降解DMP效能的影响.结果表明,通过Si掺杂所制得的Si-FeOOH为无定型结构,比表面积大,铁溶出率低;在Si/Fe摩尔比为0.2的Si-FeOOH投量为0.5 g/L,pH=5.0,H2O2浓度为2.0 mmol/L,125 W UV365条件下,DMP的降解效果显著,30 min内DMP降解率达到97%.与单一方法相比,UV、Si-FeOOH、H2O2三者的协同作用使得光-类Fenton可有效降解水中DMP,Si-FeOOH经多次循环使用后仍有较好的催化活性.     

芳香化合物的光催化-臭氧联用降解研究

研究了几种芳香化合物的光催化 臭氧联用降解。探讨了光催化 臭氧联用技术降解有机物作用机理,分析了芳香化合物结构与反应活性的关系。实验结果表明,光催化 臭氧联用对芳香化合物的降解都存在一定的协同效应,而且符合表观准一级反应动力学规律;203#膜光催化臭氧的作用机理是催化臭氧产生了更多的高活性氧化剂,芳香化合物结构对其光催化 臭氧联用降解活性有很大影响。     

KIO_4光催化脱色甲基橙的研究

以KIO4为催化剂,对甲基橙进行了光催化脱色研究。结果表明甲基橙的脱色率随着催化剂量的增加而增加,但是没有一个最佳的量。当甲基橙浓度低于16mg/L时,反应为拟一级动力学反应,但是反应不符合Langmuir-Hinshewood动力学模型。脱色率在酸性条件下比碱性条件较高。高碘酸钾光催化脱色甲基橙的机理不完全是羟基自由基进攻。     

Enhanced ozonation of dichloroacetic acid in aqueous solution using nanometer ZnO powders

Nanometer zinc oxide (ZnO) powders were used as a catalyst to enhance the ozonation for the degradation of dichloroacetic acid (DCAA) in aqueous solution. The batch experiments were carried out to investigate the e ects of key factors such as catalyst dosage, ozone dosage, solution pH and tert-butyl alcohol (t-BuOH) on the degradation e ciency of DCAA. Density functional theory (DFT) was adopted to explore the mechanism of generating hydroxyl radical (.OH) on the ZnO surface. The results showed that adsorption and ozonation processes were not e ective for DCAA removal, and the addition of ZnO catalyst improved the degradation e ciency of DCAA during ozonation, which caused an increase of 22.8% for DCAA decomposition compared to the case of ozonation alone after 25 min. Under the same experimental conditions, the DCAA decomposition was enhanced by increasing catalyst dosage from 100 to 500 mg/L and ozone dosage from 0.83 to 3.2 mg/L. The catalytic ozonation process is more pronounced than the ozonation process alone at pH 3.93, 6.88, and 10. With increasing the concentration of t-BuOH from 10 to 200 mg/L, the degradation of DCAA was significantly inhibited in the process of catalytic ozonation, indicating that ZnO catalytic ozonation followed .OH reaction mechanism. Based on the experimental results and DFT analysis, it is deduced that the generation of .OH on the ZnO surface is ascribed to the adsorption of molecule ozone followed by the interaction of adsorbed ozone with active sites of the catalyst surface. It is also concluded that ZnO may be an e ective catalyst for DCAA removal, which could promote the formation of .OH derived from the catalytic decomposition of ozone.     

氮掺杂生物炭催化臭氧对于布洛芬的降解特性与机制

系统研究了新型氮掺杂生物炭材料(N-C)催化臭氧对于水中布洛芬(IBP)的氧化降解效能及机制,并深入探究了初始pH、臭氧投加量、催化剂投加量、不同阴离子和背景水质条件对IBP降解效率的影响.结果 表明,相较于一些常见的碳基催化剂(g-C3N4、生物炭、颗粒活性炭)及金属催化剂(MnO2、Fe3O4),N-C催化臭氧体系...     

海绵铁感应热固定床对染料废水脱色研究

感应热固定床(IHBF)在有机废水非均相反应中,通过能量靶向作用于磁性滤料微界面,形成固液相界面高温微反应区,实现了有机废水低能耗高效降解.本文探讨了海绵铁感应热固定床处理直接紫D-BL废水的运行条件和机理.结果表明,在进水pH值6~7,水温为30 ℃,HRT为2.08min的条件下,运行30min后脱色率高达93.5%.降解溶液的UV-vis结果表明,直接紫D-BL在554nm和220nm的特征峰消失.通过SEM-EDS技术对Ni-SI降解前后的样品进行表征,结果显示,降解后Ni-SI中的Fe形成了Fe的氧化物和氢氧化物.根据降解、表征分析其反应机理,推断是直接紫D-BL首先吸附在海绵铁颗粒表面,接着铁与水反应产生的H2在Ni的催化和局部高温作用下产生大量的氢自由基,并与直接紫D-BL发生催化还原反应,使得分子中最毒性的共轭双键和苯环断开而降解.此外对酸性黑10B废水、直接大红D-GLN废水和实际染料废水分别进行试验,脱色率分别达到82%、78%、81%左右,表明海绵铁感应热固定床在染料工业废水处理中具有良好的应用潜力.     

中高温条件下活性红KE-3B厌氧脱色特性和机理初探

以活性红KE-3B为例,考察了中高温条件下盐度、VFAs(挥发性脂肪酸)、污泥的吸附等对其厌氧脱色的影响,从产气量和生物气组分来探讨活性红KE-3B厌氧脱色的形式和程度,并对活性红KE-3B的厌氧脱色机理作初步探讨.结果显示,高温更有利于活性红KE-3B的脱色,脱色率可以达到98%以上,维持高脱色率的最高盐度为600mmol·L-1,并且在脱色过程中,没有发现活性红KE-3B被矿化,其主要脱色形式为初级降解.