碳纳米管负载Pd基催化剂对水中2,4-二氯酚的催化加氢脱氯

对多壁碳纳米管(MWNTs)进行掺氮得到含氮的多壁碳纳米管N-MWNTs,分别以MWNTs和N-MWNTs为载体,采用浸渍法合成了催化剂Pd/MWNTs和Pd/N-MWNTs.使用透射电镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、X射线衍射仪(XRD)、元素分析仪等对催化剂进行了表征,并对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的液相催化加氢脱氯反应进行了研究.结果表明,Pd/N-MWNTs对2,4-DCP具有更高的催化活性;该反应体系的催化反应过程不受传质阻力的影响;2,4-DCP在催化剂上的加氢脱氯行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,即2,4-DCP的还原脱氯受表面吸附所控制.     

驯化的活性污泥强化降解土壤中氯酚的研究

以接种驯化的活性污泥为生物强化手段,在小型生物泥浆反应器中,研究了受氯酚污染土壤的修复情况.考查了添加驯化活性污泥对土壤中氯酚降解的强化效果,并对土壤中邻氯苯酚(2-CP)、对氯苯酚(4-CP)和2,4-二氯酚(2,4-DCP)在单一污染体系中的降解情况进行了研究.结果表明,在生物泥浆反应器中添加用邻氯苯酚(2-CP)驯化的活性污泥可以明显地促进土壤泥浆中2-CP的降解,是一种有效的强化手段.该方法对土壤中的4-CP和2,4-DCP也有较好的降解效果,对三种氯酚的降解速率由大到小的顺序为2-CP,4-CP,2,4-DCP.反应结束时,泥浆体系中剩余的氯酚基本都残留在土壤中,固液分离后的水相可以直接排放或者在土壤修复过程中循环利用.     

共价三嗪有机框架材料对水中氯酚类污染物的光催化脱氯降解

利用共价三嗪有机框架材料(CTF-1)对4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)等4种不同氯原子取代数目的氯酚类污染物进行光催化降解研究,探讨了底物结构对氯酚脱氯降解效率的影响及机制.结果表明,氯酚脱氯降解过程明显受苯环氯原子取代数目的影响,氯原子数目越多,脱氯降解效率越高,氯原子数目与表观速率常数呈显著正相关,氯酚降解及脱氯速率均为：PCP>2,4,6-TCP>2,4-DCP>4-CP.对CTF-1光催化降解氯酚机制研究表明,活性物种在反应中不起作用,体系反应机制为针对氯酚上取代氯位点进行水解脱氯过程.本研究结果为深入揭示氯酚脱氯降解机制提供了理论依据,也为光催化技术处理卤代酚类废水提供了技术参考.     

Fe~0体系降解2,4二氯酚的影响因素及其反应机理

采用铁屑、炉渣及河砂混合介质降解2,4-二氯酚（2,4-DCP）模拟废水,研究铁屑粒径、铁屑投加量、铁屑与炉渣配比、pH值等因素对2,4-DCP脱氯效果的影响,探讨Fe0体系降解2,4-DCP的反应机理。结果表明,铁屑粒径、铁屑投加量、铁屑与炉渣配比、pH对2,4-DCP脱氯效果均有显著影响,在铁屑粒径为2～5 mm、不改变废水pH、铁屑与炉渣质量比为31∶9条件下,Fe0体系对2,4-DCP去除率高达97%。2,4-DCP经脱氯后主要产物为2-氯酚、4-氯酚和苯酚,反应后废水的可生化性明显提高,利于后续的生物处理。     

不同氯酚催化氧化降解反应动力学

通过共沉淀法制备了Fe-Cu-柱撑黏土(Fe-Cu-PILC)催化剂,并以单氯酚、二氯酚、三氯酚作为模式化合物,研究了氯酚中氯原子取代数目、取代位置对其降解动力学的影响,并探讨了氯离子的存在对反应的影响,也基于费米分布函数对其降解动力学进行非线性拟合.结果显示,这种基于费米函数的半经验模型适用于模拟氯酚氧化降解动力学反应(R20.818).氯酚降解速率如下:3-氯酚(3-CP)3,5-二氯酚(3,5-DCP)2,3-二氯酚(2,3-DCP)3,4-二氯酚(3,4-DCP)2,5-二氯酚(2,5-DCP)4-氯酚(4-CP)2-氯酚(2-CP)2,4-二氯酚(2,4-DCP)2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)2,6-二氯酚(2,6-DCP).氯酚降解过程明显受到苯环氯原子取代数目、取代位置的影响,且氯原子取代位置具有更重要的影响:氯原子取代数目相同时,间位氯越多,降解越快,邻、对位越多,降解越慢.这主要通过影响表观速率常数k和半衰期t*得以实现.3,5-DCP降解表观速率常数k高达18.17 h~(-1),半衰期为0.2 h,而2,6-DCP表观速率常数仅为0.64 h~(-1),半衰期为5.88 h.氯离子的存在对氯酚降解动力学过程产生不同程度的抑制作用,其中2,6-DCP、2,4,6-TCP的抑制作用最为明显,这主要是由于氯离子的存在延长了其半衰期(分别由5.88 h、4.29 h延长至9.00 h、5.99 h),而对3,4-DCP、3,5-DCP则几乎没有抑制作用.表明氯离子抑制邻位氯代程度高的氯酚降解而不抑制间位氯代程度高的氯酚降解.研究结果为深入揭示氯酚降解机理提供了理论基础,也为提高含酚废水降解速率提供了技术参考.     

Pd/TiO_2催化剂对三氯生的催化加氢脱氯研究

采用沉淀-沉积法制备不同载体的Pd负载型催化剂,采用透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)对材料进行表征;并以所得材料为催化剂对三氯生(TCS)的催化加氢脱氯反应进行了研究.结果表明,Pd/TiO_2型催化剂在TCS加氢脱氯反应中具有较好的效果,反应活性随着Pd负载量的提高而增强.当反应物初始浓度为0.016 mmol·L~(-1),pH值为10,催化剂0.36%Pd/TiO_2用量为20mg时,TCS在70 min可以完成脱氯过程.碱性条件下,p H的升高不利于反应的进行.当催化剂用量在15—25 mg时,催化剂质量标化的反应初活性没有明显变化,表明催化反应过程不受传质阻力的影响.当反应物初始浓度在0.009—0.02 mmol·L~(-1)时,反应初活性随浓度的提高显著增加,但进一步增加反应物的浓度时初活性没有明显提高,因此,TCS在Pd/TiO_2催化剂上的脱氯行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明TCS的加氢脱氯受表面吸附所控制.催化反应的过程中生成多种脱氯中间产物,反应的最终产物为2-羟基二苯醚.     

Pd/Fe和Ni/Fe二元金属去除水体中莠去津的比较

对比Ni/Fe和Pd/Fe二元金属对莠去津的催化降解特性.结果表明,在相同反应条件下(C0=20.0mg·l-1,pH=3.0,金属添加量为1.0g),与Fe0相比,Pd/Fe对莠去津表现出比Ni/Fe更加明显的催化脱氯效果,反应75min,Fe0对莠去津的脱氯效率为7.09%,Ni/Fe达到99.11%,而Pd/Fe反应30min就能够100%还原莠去津.通过SEM,XRS和BET-N2测试,Pd以无定形状态分布在Fe0的表面,有利于比表面积的增大,Ni/Fe和Pd/Fe的比表面积分别为11.671和16.94m2·g-1;而且Pd/Fe对H2有非常强的吸附能力,1cm3的Pd在常温下能够吸附1000ml H2,最高能够达到2800ml.体系pH值对Ni/Fe和Pd/Fe催化莠去津的影响非常大,pH=2.0时, Pd/Fe反应15min能够100%降解莠去津;pH=3.0时,30min达到完全降解;pH=4.0和未调节pH条件下,75min的脱氯效率只有82.55%和46.5%.     

改性碳纳米管负载Pd基催化剂对二氯乙酸的催化加氢脱氯

以壳聚糖(chitosan,CS)为单体,采用表面沉积交联法对多壁碳纳米管(CNT)改性得到壳聚糖修饰的碳纳米管(CS-CNT).分别以CS-CNT和CNT为载体,用硼氢化钠还原法制备Pd/CNT和Pd/CS-CNT负载型催化剂.采用元素分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、透射电镜(TEM)、比表面积与孔径分布测定仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等对材料进行表征,并对二氯乙酸的液相催化加氢脱氯反应进行了研究.结果表明,与Pd/CNT相比,Pd/CS-CNT对二氯乙酸有更高的催化活性.此外,该催化加氢脱氯反应受溶液pH及催化剂表面Pd颗粒的影响.二氯乙酸的催化加氢脱氯反应符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明该反应过程由二氯乙酸在催化剂表面的吸附所控制.     

生物炭载硫化铁对2,4-二氯苯氧乙酸的催化氧化降解

以木质生物炭为载体制备了负载型硫化铁(FeS_x/BC),采用扫描电镜/能量色散X射线光谱(SEM/EDX)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其结构进行了表征分析.然后将其用于催化除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的类Fenton氧化降解,并与市售硫化亚铁(c-FeS)进行对比.结果表明,生物炭可以提高硫化铁分散性,炭载催化剂中的Fe主要以Fe_3S_4形式存在.与c-FeS相比,采用FeS_x/BC催化降解2,4-D的反应速率常数(k_(obs))提高了约20倍.降解反应速率随催化剂、H_2O_2用量增加而提高,但是随初始pH(2.0—9.0)上升而下降.机理研究表明,生物炭作为电子穿梭体有助于提高·OH的生成量,促进2,4-D降解中间产物转化、并使脱氯反应更完全.     

g-C_3N_4光催化降解2,4-DCP的活性及机理

以三聚氰胺(Melamine)为原料,在高温条件下采用热缩合反应合成了石墨型氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等技术对其物理结构及性质进行了表征,结果表明实验制备的g-C_3N_4为片层状结构,比表面积为15.34 m~2·g~(-1).在可见光(λ420 nm)照射下,用g-C_3N_4降解有机小分子污染物2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP),该过程反应符合一级动力学,反应速率常数为0.0113 min~(-1),以0.67 g·L~(-1)的用量反应250 min后2,4-DCP矿化率达到60%;2,4-DCP在弱酸性条件下(p H=5.4)的降解效率最高;通过捕获实验及电子自旋共振(ESR)实验表明,超氧自由基(O·-2)是g-C_3N_4光催化降解2,4-DCP过程中的主要活性物种.2,4-DCP的降解路径主要涉及脱氯、苯环开环和碳链断裂等反应历程.     

Al2O3负载Pd催化剂对溴氯代乙酸的催化加氢脱卤研究

分别以氧化铝、氧化硅和多壁碳纳米管为载体,采用沉淀-沉积法制备负载型Pd催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行表征,并对溴氯代乙酸(BCAA)的液相催化加氢脱卤反应进行了研究.结果表明,由于Pd/Al_2O_3催化剂具有较高的等电点,因此相对于Pd/CNT、Pd/SiO_2在BCAA的加氢脱卤反应中具有更高的活性.以Pd/Al_2O_3为目标催化剂,对BCAA的加氢脱卤展开研究,发现催化活性随Pd的负载量的增加而提高.当反应物的初始浓度为0. 1 mmol·L~(-1),pH值为5.6,Pd(1.39)/Al_2O_3用量为25 mg·L~(-1)时,BCAA在20 min时可以实现完全脱溴并在反应2 h后脱氯达60.5%.另外,pH的升高不利于脱卤反应的进行.当反应物的浓度从0. 05 mmol·L~(-1)提高到0.4 mmol·L~(-1)时,反应初活性从1.55 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1)提高到8.37 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1).进一步通过拟合Langumir-Hinshelwood模型,相关系数达到0.97,说明BCAA的加氢脱卤是吸附控制机制.催化过程中溴氯代乙酸的脱溴和脱氯具有协同作用,反应最终生成乙酸.     

TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用反相微乳法,制备了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂,运用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法对催化剂进行表征.在紫外光(λ=365 nm)照射下,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为目标污染物,用P-25型TiO2作对照,研究了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂光催化降解2,4-DCP的特性.结果表明,制备的TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂成带状纳米结构,其长度大于5μm,宽度约60 nm,厚度小于30 nm,结晶良好,分散性高,在紫外光照射下,50 min内对20 mg·L-1的2,4-DCP降解率达到了99.8%,表现出了比P-25型TiO2更高的光催化活性.     

生物表面活性剂胆酸钠对氯酚的增溶

胆酸钠是一种重要的生物表面活性剂,目前的研究主要集中在利胆药物研制方面,而有关其在增溶修复有机污染方面的应用研究较少.本文考察了胆酸钠(Na C)、脱氧胆酸钠(Na DC)、十二烷基硫酸钠(SDS)、曲拉通(TX-100)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的增溶作用,并探究了底物结构、温度和无机离子对Na C增溶氯酚的性能的影响.实验结果表明,当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,2,4,6-TCP和2,4-DCP的表观溶解度与表面活性剂浓度具有良好的线性关系.其中,相比于其它表面活性剂,当浓度高于0.05 mol·L-1时,Na C具有更良好的增溶性能.随苯环上氯原子个数从0增加到3,Na C的摩尔增溶比(MSR)值随氯酚疏水性(Kow)的增大而线性减小,Na C的胶束-水分配系数(Kmc)值则线性增大.在288—308 K的温度范围内,Na C增溶氯酚的性能逐渐增强.4种无机盐KCl、Na Cl、Na2SO4、Ca Cl2对Na C增溶2,4,6-TCP和2,4-DCP的影响不同.随着无机盐浓度的升高,Na C增溶2,4,6-TCP的能力先上升后下降,而增溶2,4-DCP的能力则迅速下降.     

固定化多酚氧化酶对水中苯酚和氯酚的去除

以壳聚糖/蒙脱土插层复合物为载体,吸附法制备固定化多酚氧化酶,并以此催化氧化去除水中的苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚.考察了固定化多酚氧化酶的制备条件,对酚类化合物的催化氧化条件、动力学特性以及固定化酶的重复使用性能.结果表明,固定化多酚氧化酶的最佳制备条件为p H 5.0,酶与载体质量比20 mg·g-1,固定化6 h,所得固定化酶的载酶量为12.12 mg·g-1,每克单位载体酶活为12.76×103U·g-1.固定化多酚氧化酶对酚类化合物的最佳去除条件为:苯酚溶液p H 7.0,温度30℃;4-氯苯酚溶液p H 5.0,温度20℃;2,4-二氯苯酚溶液p H 5.0,温度30℃.在最佳反应条件下,酶与底物质量比为20 mg·mg-1时,固定化多酚氧化酶对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚溶液去除率分别为63.6%、85.8%和87.8%.苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的米氏常数Km值依次减小,最大反应速率Vmax依次增大,表明固定化酶对2,4-二氯苯酚的亲和力最强,催化速度最快.固定化酶循环使用6次(24 h)后对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的去除率分别为15.7%、24.2%和27.8%.     

分子筛负载Fe3+可见光协助降解有机污染物

通过NaY型分子筛负载Fe3 制备异相Fenton催化剂(FeY),采用FeY在可见光(λ＞420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(DCP).通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、ESR和红外光谱分析,以及总有机碳量(TOC)的跟踪测定,FeY/H2O2体系在可见光照射下能有效地降解RhB,降解反应主要涉及到·OH自由基的产生和参与.RhB/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应270min,RhB脱色率达到100%,TOC去除率达75.6%.DCP/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应150min,DCP降解率达81.0%.利用酶催化反应米氏方程测定催化剂的活性,FeY催化常数Kcat=2.28×105 mol·l-1·min-1.     

零价铁对土壤中4-氯苯酚还原脱氯研究

氯苯酚是常见的环境污染物，它们在土壤中的加速分解可以减少对人类健康的危害。以恒温培养为方法，GC-MS为检测手段，研究了在常温常压下土壤中4-氯苯酚(4-CP)在零价铁作用下的还原脱氯反应。结果表明：4-CP可以被来自零价铁的电子还原，零价铁能够有效促进土壤中的4-CP脱除苯环上的氯原子，从而达到降低毒性、增加可生化性目的。反应条件如初始pH、时间、零价铁用量等均对4-CP还原脱氯效率有重要影响，特别是当初始pH值控制在偏酸时更有利于反应的进行。在零价铁加入量500mg、初始pH=4、反应时间7d的条件下，零价铁对土壤中4-CP还原脱氯效率最高可以达到65％。利用实验数据，对零价铁作用下4-CP还原脱氯的反应机理也进行了初步探讨。     

TiO_2纳米管的制备和光催化降解有毒有机污染物

采用水热法制备TiO2纳米管,利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管进行表征.并以有机染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)进行光催化反应,结果表明,TiO2纳米管催化剂对RhB和2,4-DCP有很好的降解效果.通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)分析和总有机碳(TOC)测定,发现TiO2纳米管/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应12h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别达到100%和97.12%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了降解过程中H202和羟基自由基(·OH)的变化,表明TiO2纳米管光催化机理涉及到·OH历程.     

光电协同催化降解2-氯-4-甲氧基苯酚

以2-氯-4-甲氧基苯酚作为模型物,以TiO2为催化剂,低压汞灯作为光源,采用外循环悬浮态多相光催化反应体系,考察紫外光与电场协同催化降解的影响因素,实验结果表明,2-氯-4-甲氧基苯酚初始浓度为0.0125mmol·l-1,TiO2用量250mg·l-1,循环流量20L·h-1,pH值为10,外加偏压3V,曝气,反应时间270min时,2-氯-4-甲氧基苯酚降解率可达到98.7%.     

鱼塘沉积物氯酚污染及其生态风险评价

采用固相微萃取(SPME)与气相色谱-质谱联用,分析了3种养殖模式鱼塘沉积物中氯酚类(CPs)化合物的污染特征.结果表明,一般四大家鱼养殖模式(A)沉积物中总CPs质量分数(干质量)为9.91 ng·g-1,猪.鱼综合养殖模式(B)与鸭-鱼综合养殖模式(C)沉积物总CPs质量分数分别为7.79 ng·g-1和4.84 ng·g-1.总CPs及15种CPs化合物在A、B模式和鸭-鱼综合养殖模式(C)沉积物中的分布特征相似,质量分数由高到低的顺序为A模式,B模式,C模式.沉积物中质量分数比较高的一氯酚、二氯酚、三氯酚和四氯酚分别是4-CP、2,4-DCP、2,4,6-TCP和2,3,4,6-TeCP.五氯酚(PCP)质量分数与4-CP、2,5+2,6+3,5-DCP、3,4-DCP、2,4,5-TCP、2,3,6-TCP、2,3,4-TCP、2,3,5,6-TeCP、2,3,4,6-TeCP、2,3,4,5-TeCP等氯酚化合物质量分数显著正相关,显示PCP与它们之间存在降解物与产物的关系.参照美国EPA相关标准,上述鱼塘沉积物中的PCP和Ky氯酚(2,3,4,6-TeCP、2,4,6-TCP和PCP)导致生态风险的可能性较低.     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2+、Fe2+并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明:当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。