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.     

铁锰矿类Fenton异相光催化降解有毒有机染料

选取6种天然铁锰矿石为光催化剂,以可见光(λ420nm)照射下活化H2O2降解有机染料罗丹明B(RhodamineB,RhB)为探针反应,筛选出活性较高的天然矿石(磁赤铁矿)催化降解RhB及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP).实验表明,可见光下磁赤铁矿在pH=7.0的介质体系,H2O2浓度为3×10-3mol·l-1条件下可有效降解RhB.通过反射紫外光谱、原子吸收分光光度法、XRD初步表征了磁赤铁矿组成结构;采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、总有机碳(TOC)测定等方法,研究了其可见光照射下对RhB光催化降解特性.结果表明,在实验条件下RhB矿化率达60%,DCP矿化率达到63.93%.利用电子自旋捕捉技术(ESR)跟踪测定RhB降解过程中氧化物种,表明催化降解过程涉及羟基自由基(·OH)氧化过程.拟定异相矿石类Fenton体系与传统均相Fenton体系相比,具有反应介质pH范围宽(3.0—7.0)、可见光激发及催化剂易得廉价等优势。     

Fenton法和类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸

本文对Fenton法与类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸(diphenylarsinic acid,DPAA)进行了研究.考察了H2O2投加量和催化剂种类(Fe2+/Fe3+)对红壤及黑土中DPAA降解效果的影响,并采用高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)对降解中间产物进行了初步鉴定.结果显示,针对红壤与黑土分别采用类Fenton法与Fenton法,在H2O2投加浓度为1 mol·L-1,含铁催化剂浓度为0.25 mol·L-1,土水比为1∶3,反应时间为1h的条件下,红壤及黑土中DPAA的降解率均可达到65%以上.HPLC-MS/MS的分析结果表明,DPAA可脱苯环形成降解产物苯砷酸(phenylarsinic acid,PAA),而PAA进一步氧化生成无机砷,这可能是Fenton/类Fenton法降解DPAA的途径之一.     

石墨烯改性Al-MCM-41介孔分子筛负载铁芬顿催化剂降解苯酚

采用高温回流法将石墨烯(gh)掺杂于Al-MCM-41介孔分子筛中,通过浸渍法制备了石墨烯改性Al-MCM-41介孔分子筛负载铁芬顿催化剂(gh-Al-MCM-41-Fe),利用比表面仪、扫描电子显微镜-X射线能谱(SEM-EDX)对催化剂进行了表征,考察了不同p H条件下该催化剂对苯酚的催化降解效能.结果表明,gh-Al-MCM-41-Fe催化剂具有介孔结构,表明颗粒分布均匀,石墨烯的掺杂减小了颗粒粒径,与多种催化剂(非介孔Al2O3-Cu Al2O4、介孔Al2O3-Cu、介孔Al2O3-Fe、介孔Al-MCM-41-Fe)相比,gh-Al-MCM-41-Fe具有最高的苯酚催化降解效能,反应符合一级反应特征,石墨烯的掺杂能明显提高苯酚降解率和COD去除率,减少铁的溶出,拓宽p H范围,当p H值为3—5,反应90 min,COD去除率达到60%以上.     

可见光照射下α-FeOOH光催化降解有机污染物的研究

以α-FeOOH为光催化剂,酸性桃红(SRB)为目标化合物,研究了可见光照射下光催化剂对SRB的降解,结果表明:在可见光(λ＞420nm)照射下, SRB 浓度为1.2×10-5 mol·l-1,H2O2浓度为1.5×10-3 mol·l-1,α-FeOOH 为0.16 g·l-1,pH=7.05时,SRB的降解效果最好,红外光谱分析表明,SRB降解产物为羧酸及胺类化合物.另外,采用苯甲酸荧光分析法间接测定体系中自由基的含量,表明此光催化降解过程主要涉及·OH历程.     

Fenton法降解水中布洛芬

采用Fenton法降解水中布洛芬,考察了H2O2投加量、FeSO.47H2O与H2O2的比值、初始pH、反应时间等因素对布洛芬去除率的影响,通过正交实验确定影响作用大小依次为:[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比>H2O2的投加量>pH值,最佳的反应工艺条件为:H2O2的投加量为3 mL.L-1,[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比为1∶10,反应初始pH值为3,反应时间为40 min.在最佳条件下布洛芬的去除率达到86%以上.同时对布洛芬降解反应动力学进行了研究,发现Fenton降解布洛芬符合二级反应动力学规律.     

Pd-Fe/C催化氯酚还原脱氯-氧化联合降解

以Pd和Fe为活性金属组分通过沉积沉淀法制备了负载型Pd-Fe/C双金属催化剂,针对氯酚类污染物进行催化还原脱氯和催化氧化的连续降解处理.通过ICP-MS、XRD和TEM对催化剂进行表征,证实0.5%Pd-0.5%Fe/C催化剂中活性金属组分Pd和Fe在载体表面分散性最好,催化剂比表面积达到718.8 m~2·g~(-1).在温和条件下,以水作为反应介质,研究了负载型Pd-Fe/C催化剂对4-氯苯酚(4-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的连续降解过程和反应条件,以及催化剂的重复使用情况.考察了Pd和Fe的负载量及p H值对催化剂活性的影响,得到了最佳反应条件,以0.5%Pd-0.5%Fe/C为催化剂,20 min内完成4-CP和2,4-DCP的催化还原脱氯,产物都为苯酚;之后加酸调节pH=5,并加入H2O2继续进行催化氧化,苯酚被彻底降解为H_2O和CO_2,而且转化率在60 min内可以达到97.5%以上,从而实现4-CP和2,4-DCP的彻底降解.     

新型生物电Fenton法降解偶氮染料：铁复合碳毡阴极研究

传统电Fenton反应通过电化学方法产生H2O2,需外加电源,能耗大,成本高。基于MFC持续产电并可驱动阴极电Fenton系统运行的特点,本研究以铁复合碳毡为阴极电极,构建了微生物燃料电池驱动的生物电Fenton系统,探讨了铁复合碳毡及阴极pH对偶氮染料(金橙I号)脱色的影响。结果发现,铁复合碳毡脱色效果均好于普通碳毡。当pH为3时,4 h后Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率达91.7%,明显高于α-FeOOH/CF和FeAlSi/CF的83.4%和69.9%。扫描电镜发现,Fe@Fe2O3以微粒状结构附着于碳毡表面,比表面积增大,可能是Fe@Fe2O3/CF脱色性能改善的主要原因。研究表明,低pH有利于生物电Fenton反应的进行。当pH由3.0提高至5.0时,Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率降低至47.1%。阴极室染料脱色与阳极室废水TOC削减呈线性相关,说明阳极生物氧化是驱动阴极生物电Fenton反应的原动力。本研究提供了一种能自我维持、无需外源电力的生物电Fenton系统,为印染废水脱色提供了崭新的途径。     

FeVO_4/BiVO_4光-Fenton复合催化剂的制备与催化性能

采用一步水热法制备了FeVO_4/BiVO_4光-Fenton复合催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对样品进行了表征,并以氙灯为照射光源,亚甲基蓝为目标污染物,对该催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,与纯FeVO_4和纯BiVO_4比较,FeVO_4/BiVO_4光吸收峰明显向可见光区扩展,光催化活性显著提高.同时作为类Fenton固相催化剂也显现出较高的催化活性,在氙灯照射和H2O2下,亚甲基蓝在p H 3—9范围内均可降解,在p H 3.0时,反应40 min降解率达到90%以上.     

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.     

酞菁锌改性介孔分子筛催化降解孔雀石绿

以介孔分子筛MCM-41为载体,采用浸渍法将1,4,8,11,15,18,22,25-八环戊氧基酞菁锌(α-CyOPcZn)负载到分子筛上得到了一种新型的催化剂CyOPcZn/MCM-41.并通过氮气吸附、红外光谱扫描及电镜扫描对催化剂的结构进行表征.考察了该催化剂的用量、H2O2浓度对孔雀石绿降解作用的影响.实验结果表明,在模拟可见光照射下,当催化剂用量0.6 g.L-1、H2O2浓度为0.1 mmol.L-1时,60 min后使0.1 mmol.L-1的孔雀石绿水溶液的脱色率达到98.6%,并呈现出一级反应的动力学特征,速率常数k为0.0891 min-1.催化剂重复使用3次后,脱色率可达96%以上.     

非均相Fenton催化剂深度处理维生素C废水的试验

为了探究非均相Fenton催化剂对实际废水的处理效果,以维生素C二级生化出水为研究对象,分别考察了针铁矿、磁铁矿和硫铁矿烧渣等含铁矿物质以及部分金属或金属氧化物的吸附性能和非均相Fenton技术的催化氧化性能.选取硫铁矿烧渣作为负载催化剂,融合CuO、Al2O3、TiO2、NiO、Cr2O3、Ag2O,利用高温微孔技术制备非均相Fenton催化剂,当H2O2、FeSO4投加量分别为6.87、4.29 mmol·L-1时,COD去除率能稳定达到70%左右.     

催化湿式氧化复合催化剂对偶氮染料废水的降解

以C包覆海绵铁(SI-C)为载体,La、Mn、Ni的硝酸盐为前驱物,采用混合浸渍焙烧法制备了SI-C表层负载金属催化剂(Mn-Ni/C、Mn-La/C、Ni-La/C、Mn-Ni-La/C),以H2O2为氧化剂,研究常温常压下H2O2与催化剂协同作用处理偶氮染料模拟废水的效果,并对其制备条件和性能进行探讨.结果表明,负载型Mn-Ni-La/C在催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)中降解效果最好,且0.02 mol·L-1的La、Mn、Ni硝酸盐金属浸渍液以体积比1:1:1均匀混合,300℃焙烧2 h条件下制得的催化剂效果最佳;通过海绵铁固定床外加高频交变磁场,实现一种新型热传递方式下的感应热非均相反应处理有机废水.以海绵铁为感应磁核,形成固-液界面高温微反应区,促进非均相催化反应的进行.实验结果显示直接蓝D-3GL的去除率达98.39%,对直接紫D-BL的去除率达97.56%,对直接大红D-GLN的去除率达92.18%.     

碱性条件下日光/FeEDTA/H2O2降解2,4-二氯苯酚的研究

采用日光/FeEDTA/H2O2体系降解2,4-二氯苯酚废水,探讨了pH值,H2O2,FeEDTA以及2,4-二氯苯酚初始浓度对2,4-二氯苯酚去除率以及CODCr去除率的影响,发现该体系可在较宽的pH范围(pH=2-11)降解2,4-二氯苯酚.碱性条件下(pH=9)对250mg·l-1的2,4-二氯苯酚废水,最佳处理条件为:[H2O2]=30mmol·l-1,[FeEDTA]=0.5mmol·l-1,此条件下,反应2h后,2,4-二氯苯酚的去除率高达99%,CODCr去除率达91%.另外,通过对传统Fenton,FeEDTA,草酸铁以及柠檬酸铁四种Fenton体系的对比研究,发现FeEDTA体系在碱性条件下处理2,4-二氯苯酚废水具有明显的优势.     

Fe_3O_4@Graphite电极中性条件下电Fenton降解有机污染物

制备了Fe3O4复合石墨电极(Fe3O4@graphite),通过循环伏安测定,对自制电极的电化学特性进行了表征.在外加电压无隔膜反应池中,基于Fe3O4@graphite为阴极,铂网为阳极,在pH7.0中性条件下,探讨了降解有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)的电Fenton反应特性,结果表明,对1.0×10-5mol.l-1RhB在外加电压6 V和支持电解质Na2SO410 g.l-1条件下,电Fenton反应120 min,RhB降解率达100%.采用过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪测定RhB降解反应过程中H2O2和羟基自由基(.OH)的变化,表明RhB降解过程涉及.OH历程.采用红外光谱分析和TOC测定RhB降解过程中深度氧化变化,表明电Fenton反应条件下,RhB反应过程中其分子结构被破坏,生成羧酸或者胺类小分子化合物,同时180 min矿化率达59.2%,对2,4-DCP而言,240 min降解率为98.6%,14h矿化率为86.8%.     

Fe、Mn、Cu及其复合负载γ-Al_2O_3纳米颗粒的制备、表征和催化降解PVA性能

采用浸渍-煅烧法制备了Fe、Mn、Cu及其复合负载的γ-Al_2O_3纳米颗粒,采用了SEM-EDS、BET以及XRD等方法对制备得到的Mn_xO_y/γ-Al_2O_3、Cu_xO_y/γ-Al_2O_3、FexOy/γ-Al_2O_3以及FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒进行了表征.结果表明,通过浸渍-煅烧法得到的四种纳米颗粒催化剂均可以和双氧水形成非均相类Fenton反应体系,产生大量羟基自由基,从而有效降解PVA大分子,降低废水中的PVA浓度.另外还通过BoxBehnken Design响应面分析法分别确定了Mn_xO_y/γ-Al_2O_3、Cu_xO_y/γ-Al_2O_3、FexOy/γ-Al_2O_3以及FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒催化双氧水降解处理PVA的最佳工艺参数.利用GPC和GC-MS分析进一步表征PVA在不同催化剂条件下得到的降解产物后,分析结果表明:Fe、Mn、Cu复合负载的FexCuyMnzOw/γ-Al_2O_3纳米颗粒催化双氧水降解PVA的催化效果相对较好.当PVA初始反应浓度为1%,反应温度为60℃,催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),双氧水投加量为60 mL·L~(-1)时,PVA的浓度下降率可以达到95%以上,降解产物粘均分子量达到1395,分子量下降率达到99%,降解小分子产物主要包括丁酮、苯甲醛、己醛以及乙酸等不饱和小分子.     

μ-H_2O-桥联均相铁(Ⅲ)催化剂的合成及其对邻苯二甲酸二丁酯的降解性能

合成了μ-水桥联的双核铁(Ⅲ)配合物[Fe_2(μ-H_2O)(TS)_4(H_2O)_2]_2Cl_4·4H_2O](μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS)(TS=N,N'-triethylentetramine-salicylideimine;即三乙烯四胺水杨醛亚胺),并以其为催化剂、通过类Fenton反应考察了其对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的催化降解性质.结果表明,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS在可见光条件下即可对DBP进行高效催化降解.采用UV-vis谱监测了μ-H_2O-Fe(Ⅲ)/DBP/可见光体系在加入H_2O_2前后不同时间的光谱,结果表明催化剂的活性位点可能为Fe(Ⅲ)-H_2O-Fe(Ⅲ)中心,形成了有利于H_2O_2活化的Fe(Ⅲ)-H_2O-Fe(Ⅲ)-H_2O_2过渡态,使得·OH可以在可见光作用下便可产生.降解实验研究表明,在pH值3.0—8.0范围内,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS的浓度为1.16—11.56μmol·L-1,H_2O_2的浓度为0.408—40.8 mmol·L-1,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS/H_2O_2/可见光体系均能在5 min内对浓度为14.39—143.88μmol·L~(-1)的DBP实现近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS可循环使用,是有优异潜力的水中DBP绿色降解催化剂.     

超声波/Fenton试剂联用降解水中的吡啶

采用超声波/Fenton联用技术降解水中的吡啶,探讨了吡啶初始浓度、反应温度、pH值、H2O2浓度、超声波声能密度和超声波频率对降解效果的影响及规律,实验发现,在所研究的吡啶初始浓度范围内,随着吡啶初始浓度的增大,其降解率减小;同时,随着反应温度、pH值、H2O2浓度和超声波声能密度的增大,吡啶的降解率增大;对于24.55kHz和30.19kHz两种频率而言,超声波频率愈高吡啶的去除率愈大,而对于30.19kHz和34.19kHz两种频率而言,吡啶去除率随频率的变化关系不明显,超声波和Fenton联用对吡啶进行降解比二者单独降解吡啶有更好的处理效果,另外,对于不同初始浓度的吡啶溶液来说,在所研究的浓度范围内,超声波/Fenton试剂联用降解吡啶的反应属于一级动力学反应,     

氯化四(4-磺酸钠苯基)卟啉铁(Ⅲ)催化过氧化氢氧化降解2,4,6-三氯苯酚的动力学研究

用紫外-可见分光光度法研究了水溶性金属卟啉Fe(TPPS)Cl催化H2O2氧化降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的动力学(TPPS为四(4-磺酸钠苯基)卟啉),探讨了反应体系酸度、H2O2/Fe(TPPS)Cl物质的量之比、温度对氧化降解速率的影响,提出了反应机理,建立了反应动力学数学模型.研究结果表明,TCP初始浓度为3.8×10-4 mol.L-1、Fe(TPPS)Cl浓度为4.0×10-5 mol.L-1、H2O2浓度为1.8×10-3mol.L-1、温度为25℃、pH值为6.8、反应时间为90 min时,TCP的降解率可达到99%,其表观活化能为10.96 kJ.mol-1.因此,Fe(TPPS)Cl作为模拟过氧化物酶在催化降解TCP过程中是一种有效的催化剂.     

新型纳米CeO2催化类Fenton降解盐酸四环素

本研究分别以NaOH和NH_3·H_2O为矿化剂,Ce(NO_3)_3·6H_2O为铈源,采用水热法成功制备两种新型纳米二氧化铈材料(CeO_2-Na与CeO_2-N).XRD、FESEM、Raman和EPR等表征手段以及非均相类Fenton降解盐酸四环素(TCH)性能分析结果表明,与CeO_2-N相比,纳米CeO_2-Na催化剂具有更大的比表面积和更高的表面氧空位浓度,其对TCH的催化性能也优于CeO_2-N.在TCH初始浓度为100 mg·L~(-1),催化剂投加量为0.7 g·L~(-1)和H_2O_2投加量为10 mmol·L~(-1)的条件下,CeO_2-Na/H_2O_2/TCH体系对TCH的去除率达86%,通过简单的热处理可以恢复催化剂的催化活性.TCH的降解机理研究表明,该非均相催化体系中起主要作用的是O~-_2·自由基.本研究为纳米氧化铈催化剂的制备及其非均相类Fenton的应用提供一定的技术和理论参考.