Fe０催化还原转化水中CCl4的实验研究

通过在Fe^０表面化学沉积Cu、Ag、Pd、Ni构建了Cu/Fe、Ag/Fe、Pd/Fe、Ni/Fe多种双金属催化还原体系.通过序批实验研究了水体中毒性污染物CCl₄在Fe^０以及上述双金属催化Fe^０体系中的还原脱氯.结果表明,CCl₄在上述5种Fe^０还原体系中都能发生快速还原脱氯反应,Cu、Ag、Pd等催化剂的加入能明显提高反应速率.还原脱氯反应服从准一级反应动力学方程,CCl₄水溶液在Fe^０、Cu/Fe、Ag/Fe、Pd/Fe、Ni/Fe 5种还原体系中的反应速率常数分别为0.039 3、0.092 5、0.158、0.049 6和0.053 3　min^-1.使用GC/MS分析了CCl₄在各种还原体系中的还原脱氯产物,探讨了水体中CCl₄还原脱氯降解的反应途径和可能中间产物.CCl₄在不同反应体系中不但反应速率不同而且降解产物也不相同,在Cu/Fe、Ag/Fe体系产物以三氯甲烷、二氯甲烷为主,而在Pd/Fe体系主要为甲烷.逐步氢解是CCl₄在Fe^０还原体系中发生还原脱氯反应的最主要途径.     

基于零价铁的双金属体系对六氯苯还原脱氯研究

利用Ag、Pb和Cu作为催化金属与微米级铁粉制成不同的双金属体系还原脱氯六氯苯(hexachlorobenzene,HCB),探讨不同催化金属种类、不同双金属添加量以及不同离子强度3种因素对HCB脱氯效率的影响,并剖析双金属催化条件下HCB的脱氯规律.结果表明,微米级铁粉对HCB几乎无还原脱氯效果,添加Ag、Pb和Cu对HCB均具有良好的催化脱氯能力,当Ag/Fe、Pb/Fe和Cu/Fe的最佳比例分别为0.2%、0.5%和1%时,反应2 h后HCB的脱氯率分别达到93.5%、88.5%和49.6%;同时,由于催化金属均匀附着在零价铁表面可以形成更多的微型原电池,故增加双金属投加量可有效提高HCB脱氯速率,0.1 g Pb/Fe对HCB脱氯率为38.3%,而0.8 g Pb/Fe对HCB脱氯率可达到88.6%;另外,离子强度增大对HCB的脱氯也有一定促进作用,在Na2SO4浓度分别为0、0.05和0.5 mol·L-1的3个反应器中,反应2 h后HCB脱氯率分别达到93.5%、98.0%和98.9%.     

钯/铁双金属对土壤中2,2'',3,4,4'',5,5''-七氯联苯的催化脱氯研究

采用Fe0还原、钯催化法对土壤中2,2',3,4,4',5,5,-七氯联苯的的还原特性进行了实验研究.结果表明, Pd/Fe双金属能有效地进行2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的催化脱氯.在钯化率为0.05%、钯/铁加入量1g、初始pH为5.6、反应时间5d的条件下,钯/铁双金属对土壤中2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯去除率达54%.实验还考察了钯化率、初始pH、反应时间、钯/铁投加量、2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯初始浓度等参数对2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯脱氯效果的影响.研究表明,较高的钯化率、钯/铁加入量,较低的2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯初始浓度及弱酸性等条件更有利于Pd/Fe对2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的还原脱氯.在Pd/Fe双金属表面,2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的脱氯符合一级动力学反应,反应速率常数为0.0142/h,其半衰期为49h.利用实验数据,对钯/铁双金属作用下的2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯还原脱氯的反应机制也进行了分析.     

金属催化还原技术对p-二氯苯的脱氯

研究了Pd/Fe双金属体系对p-二氯苯(p-DCB)的快速催化还原脱氯处理. 结果表明, 在Pd的催化作用下,零价Fe对p-DCB具有较好的还原脱氯效率. 当Pd/Fe双金属的钯化率为0.02%,催化还原剂的用量为4g/75mL,反应90min p-DCB脱氯率达到90%以上;p-DCB的脱氯效率与溶液初始pH值、反应温度、钯化率、Pd/Fe投加量等因素有关;p-DCB在催化还原脱氯过程中先生成氯苯,而后继续脱氯生成苯.     

铜质量比对Fe/Cu还原2,4-二氯酚影响及还原途径

针对Fe/Ni、Fe/Pd双金属成本高,疏水性较差的问题,采用改性纳米Fe/Cu双金属还原水中2,4-二氯酚(2,4-DCP),考察了铜质量比(ω(Cu))对Fe/Cu还原降解2,4-DCP效果的影响,结果表明:反应进行到80 h时,ω(Cu)=10%的Fe/Cu还原效果最佳,对2,4-DCP的去除率接近100%,中间产物4-氯酚(4-CP)也基本转化为终产物苯酚(CA),CA产率达91.8%。还原通过2种途径进行:(1)2,4-DCP先被还原脱去一个氯生成中间产物4-CP,随着反应进行再被脱去一个氯生成CA;(2)2,4-DCP被直接脱去2个氯生成终产物CA。XRD分析表明:反应后Fe/Cu中的Fe~0被氧化为Fe_3O_4和Fe_2O_3,Cu~0被氧化为CuO。     

还原脱氯-生物联合降解2,4-二氯苯氧乙酸

采用Pd/Fe双金属对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)进行催化还原脱氯,以活性污泥对2,4-D脱氯产物进行生物氧化,考察初始pH、活性污泥量、污染物初始浓度、温度等因素对生物氧化的影响情况.通过PCR-变性梯度凝胶电泳分析污泥体系菌群变化情况,高效液相色谱测定来推测目标污染物的降解过程.结果表明:1 Pd/Fe双金属可有效还原2,4-D,其主要先还原为2-氯苯氧乙酸(2-CPA),最终顺序脱氯为苯氧乙酸(PA).2 2,4-D具有较大生物毒性,其脱氯产物毒性下降,更易被生物降解.3 pH=7、污泥量50 mL/200 mL、适量的初始PA浓度(14.6 mg·L-1)和30℃均有利于PA的去除.在该条件下反应96 h,PA去除率可达84.3%.     

纳米Pd/Fe双金属对2,4-二氯酚的脱氯机理及动力学

采用纳米Pd Fe双金属对2,4 二氯酚(2,4 DCP)进行了催化还原脱氯处理.结果表明,纳米Pd Fe双金属具有较高的比表面积和反应活性,对2,4 DCP具有较好的脱氯效率.当纳米Pd Fe用量在6g·L-1时,2,4 DCP脱氯率达到90%以上;脱氯效率与pH值、温度、钯化率、Pd Fe投加量等因素有关.2,4 DCP在脱氯过程中先生成邻氯酚和对氯酚,而后继续脱氯生成苯酚,或由2,4 DCP直接降解成苯酚.2,4 DCP降解符合拟一级反应动力学.2,4 DCP催化还原脱氯反应的活化能为139 7kJ·mol-1.     

钯/铁双金属对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的催化脱氯研究

采用Fe⁰还原、钯催化法对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的的还原特性进行了实验研究.结果表明,Pd/Fe双金属能有效地进行2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的催化脱氯.在钯化率为0.05%、钯/铁加入量1g、初始pH为5.6、反应时间5 d的条件下,钯/铁双金属对土壤中2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯去除率达54%.实验还考察了钯化率、初始pH、反应时间、钯/铁投加量、2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯初始浓度等参数对2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯脱氯效果的影响.研究表明,较高的钯化率、钯/铁加入量,较低的2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯初始浓度及弱酸性等条件更有利于Pd/Fe对2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的还原脱氯.在Pd/Fe双金属表面,2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯的脱氯符合一级动力学反应,反应速率常数为0.014 2/h,其半衰期为49h.利用实验数据,对钯/铁双金属作用下的2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯还原脱氯的反应机制也进行了分析.     

铁基双金属强化降解地下水中四氯化碳

采用沉积置换法制备了微米级的Ni-Fe、Cu-Fe、Ag-Fe双金属颗粒，应用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）分析了其表面特征，考察了负载金属类型、金属负载量对铁基双金属降解四氯化碳（CCl₄）的影响.结果表明：Ni、Cu、Ag等催化金属非均匀地负载在铁基体上，双金属颗粒表面发生了氧化.CCl₄的降解速率对催化金属的负载量比较敏感，双金属体系Ni、Cu、Ag的适宜负载量分别为1.0wt%、0.8wt%和0.4wt%.CCl₄在双金属体系中的降解途径为零价铁颗粒表面的直接还原及催化金属表面的催化加氢还原，以催化加氢还原为主.Ni-Fe、Cu-Fe、Ag-Fe对CCl₄的还原降解速率大小顺序与其电偶电池电动势的大小顺序一致，即Ag-Fe对CCl₄的降解速率最快，Cu-Fe次之，Ni-Fe最慢.     

纳米镍/铁和铜/铁双金属对四氯乙烯脱氯研究

以实验室合成的纳米双金属颗粒(Ni/Fe和Cu/Fe)为反应材料,对四氯乙烯(PCE)进行脱氯试验研究.纳米金属颗粒(直径范围在1～100nm)比表面积比微米级铁颗粒高数十倍.结果表明,纳米Ni/Fe和Cu/Fe对四氯乙烯有明显的脱氯作用,且脱氯反应符合准一级反应动力学方程;在作为还原剂的铁表面镀上一薄层起催化作用的金属Ni或Cu,催化剂的存在大大降低脱氯反应活化能,提高了脱氯速率,并减少氯代副产物的产量.与零价铁及微米级双金属系统(Ni/Fe,Cu/Fe)相比,纳米颗粒对PCE的脱氯速率有明显提高,尤其是纳米Ni/Fe,标准化反应速率常数KSA为4.283 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Ni/Fe系统快33.23倍和11.59倍.纳米Cu/Fe标准化反应速率常数KSA为1.194 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Cu/Fe双金属系统快9.26倍和5.24倍.在相同条件下,纳米Ni/Fe脱氯速率常数KSA是纳米Cu/Fe的3.59倍.     

Enhanced catalytic degradation process of o-nitrochlorobenzene by palladium-catalyzed Fe0 particles

Over Pd/Fe bimetallic catalyst, o-nitrochlorobenzene（o-NCB）, at a concentration of 20 mg/L in aqueous solutions, is rapidly converted to o-chloroaniline（o-CAN） first, and then quickly dechlorinated to aniline（AN） and Cl^- , without other intermediate reaction products. The aminated and dechlorinated reactions are believed to take place on the surface site of the Pd/Fe. The o-NCB removal efficiency and the next dechlorination rate increase with an increase of bulk loading of palladium and catalysts addition due to the increase of both the surface loading of palladium and the total surface area. These results indicate that reduction, amination and dechlorination of o- NCB by palladium-catalyzed Fe^0 particles, can be designed for remediation of contaminated groundwater.     

Pd-Cu/石墨烯协同零价铁(Fe0)的催化反硝化实验

为解决城市污水处理厂二级出水中硝态氮含量较高的问题,对Pd-Cu/石墨烯协同零价铁（Fe0）的新型催化反硝化法处理水体中NO₃--N进行了深入研究,重点对催化反硝化操作条件进行了优化。研究发现,新型催化反硝化法获得较好催化效果的最佳运行条件为:Fe0投加量为4 g/L,m（Pd）:m（Cu）为3:1,溶液pH为4.2,Pd-Cu/石墨烯投加量为4 g/L,反应时间为2 h,此时系统的NO₃--N去除率及N₂转化率分别为78%和74%。在催化反硝化反应中,Fe0主要以电子供体存在,其在一定的酸性条件下,可触发催化反应的发生。催化反应发生在催化剂的金属活性位（Pd和Cu）上。NO₃--N在催化剂作用下,通过脱氧反应被逐步去除并转化为N₂。此外,催化剂载体及催化反应中的传质效果也是影响催化效果的重要因素。     

Dechlorination of disinfection by-product monochloroacetic acid in drinking water by nanoscale palladized iron bimetallic particle

Nanoscale palladized iron(Pd/Fe)bimetallic particles were prepared by reductive deposition method.The particles were characterized by X-ray diffraction(XRD),X-ray fluorescence(XRF),scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope(TEM),and Brunauer-Emmett-Teller-nitrogen(BET-N_2)method.Data obtained from those methods indicated that nanoscale Pd/Fe bimetallic particles containedα-Fe~0.Detected Pd to Fe ratio by weight(Pd/Fe ratio)was close to theoretical value. Spherical granules with di...     

Pd-Ni/GC电极电化学还原水中三氯甲烷的研究

通过电沉积法在玻碳板(GC)电极上负载钯镍双金属,并利用正交实验对其进行循环伏安(CV)研究. CV结果表明,钯镍双金属比钯、镍单金属具有更大的氢吸附峰值,可以在- 500 mV(以Hg/Hg2SO4 为参比电极)左右获得- 24.83 mA的氢吸附峰.扫描电镜分析(SEM)表明,镍的加入改变了钯颗粒在GC表面的分布形态,钯镍双金属颗粒形貌明显不同于钯、镍单金属颗粒,钯镍双金属颗粒粒径介于钯、镍单金属颗粒粒径之间.实验考察了脱氯电流、脱氯时间对三氯甲烷去除率的影响.三氯甲烷的去除率随脱氯电流的增大而增大,随脱氯时间的延长而提高.在优化条件下制备的Pd-Ni/GC电极在0.5 mA、180 min的脱氯条件下对三氯甲烷的去除率为42.53%.可以推测,随着脱氯时间的继续延长,三氯甲烷去除率可得到进一步提高.     

Ag/Fe催化还原体系处理水体中氯代烃的研究

研究了水体中的三氯甲烷(CF)、四氯化碳(CT)、1,1,1-三氯乙烷(1,1,1-TCA)、1,1,2,2-四氯乙烷(1,1,2,2-TeCA)、六氯乙烷(HCA)、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)在Ag/Fe以及Fe⁰还原体系中的还原脱氯反应.结果表明,Ag的加入会明显提高氯代烃的还原脱氯速率,铁表面积浓度为150 m²·L^-1时,如果单独使用Fe⁰,CF、CT、1,1,1-TCA、1,1,2,2-TeCA、     

钯/泡沫镍对水体中4-氯酚的氢解脱氯研究

采用置换沉积法制备泡沫镍负载钯(Pd/Ni)催化剂,研究了其在H2作为供氢体时对水相中4-氯酚(4-CP)的催化氢解脱氯作用.考察了Pd负载量、H2流量和反应液pH值对4-CP转化率的影响.结果表明,在相对较低的Pd负载量和H2流量下即可实现4-CP的快速高效去除,且反应液pH值在3.04~10.97的范围对反应影响不显著.当Pd负载量为0.1%、H2流量为10mL/min、pH值为6.80时,反应1h,4-CP转化率达92.6%.Pd/Ni具有较高的稳定性,重复实验表明,该催化剂使用3次后,催化活性仅下降了2.0%.     

Rapid degradation of hexachlorobenzene by micron Ag/Fe bimetal particles

The feasibility of the rapid degradation of hexachlorobenzene (HCB) by micron-size silver (Ag)/iron (Fe) particles was investigated.Ag/Fe particles with different ratios (0,0.05%,0.09%,0.20%,and 0.45%) were prepared by electroless silver plating on 300 mesh Fe powder,and were used to degrade HCB at different pH values and temperatures.The dechlorination ability of Fe greatly increased with small Ag addition,whereas too much added Ag would cover the Fe surface and reduce the effective reaction surface,thereby decreasing the extent of dechlorination.The optimal Ag/Fe ratio was 0.09%.Tafel polarization curves showed that HCB was rapidly degraded at neutral or acidic pH,whereas low pH levels severely intensified H2 production,which consumed the reducing electrons needed for the HCB degradation.HCB degradation was more sensitive to temperature than pH.The rate constant of HCB dechlorination was 0.452 min-1 at 85℃,50 times higher than that at 31℃.HCB was degraded in a successive dechlorination pathway,yielding the main products 1,2,4,5-tetrachlorobenzene and 1,2,4-trichlorobenzene within 2 hr.