天然矿物负载Fe/Co催化H2O2氧化降解阳离子红3R

类Fenton反应关键是催化剂的活性,利用浸渍法负载铁、钴双金属对天然矿物材料进行改性,提高其催化活性,并运用扫描式电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等表征手段对负载前后的材料进行表征分析.结果表明负载后材料中生成Fe2O3和Co Fe2O4两种新物质.将合成的催化剂用于催化H2O2氧化阳离子红3R染料废水,在催化剂投加量3 g·L-1,H2O2投加量0.3 m L·L-1,反应时间1 h条件下,100 mg·L-1阳离子红3R废水脱色率可达99.8%,TOC去除率可达58.4%,催化剂中活性组分主要为表面负载的Fe2O3和Co Fe2O4,电子自旋共振(ESR)分析表明催化氧化过程中产生羟基自由基,阳离子红3R发色基团在1 min已被完全破坏,光谱分析表明反应过程中有小分子物质生成.催化氧化效果受染料废水初始p H值影响小,适应p H范围广,解决了传统Fenton反应p H条件苛刻的问题.研究结果为印染废水处理提供了具有工程应用潜力的技术方法.     

三维花状结构α-FeOOH协同H2O2可见光催化降解双氯芬酸钠

采用油浴回流法,在常压回流反应条件下批量制备出三维花状结构的α-Fe OOH纳米材料,并利用XRD、FT-IR和SEM等仪器对其进行分析表征;以双氯芬酸钠为目标污染物,考察三维花状结构α-Fe OOH纳米材料,在模拟太阳光照射下,催化H2O2降解有机污染物的性能.结果表明,三维花状结构α-Fe OOH由纳米棒自组装形成,纳米棒的长度约400~500 nm,直径约40~60 nm.以模拟可见光为光源,三维花状结构α-Fe OOH与H2O2构成光助异相类Fenton体系,对双氯芬酸钠有良好的光催化降解效果,在90 min内对初始浓度为30 mg·L-1的双氯芬酸钠降解去除率达到99%以上,催化降解反应以羟基自由基氧化反应为主.     

新型类Fenton催化剂表征及其降解染料废水的试验研究

钴基和铜基类Fenton催化剂是近年来的研究热点,对新型类Fenton催化剂进行SEM,EDS,XPS表征,得知催化剂中的金属元素主要为钴和铜。通过单因素分析法,研究影响该催化剂处理甲基橙模拟废水效果的因素。结果表明:该催化剂在pH为3~9的范围内均表现出较好的催化降解能力;当双氧水的添加量达到20 mL/L时,催化降解能力不再增加;催化剂的投加量影响催化降解能力达到最大的时间;此外,双氧水的投加方式影响降解所需的时间而对最终的处理效果影响不大。     

响应面法优化仿酶Fe_3O_4/Fe~0非均相类Fenton降解P-NP

采用原位氧化沉淀法制备出仿酶Fe_3O_4/Fe~0,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射对样品进行表征,结果表明,Fe_3O_4与Fe~0负载牢固且保持良好的晶型。采用响应面分析法对仿酶Fe_3O_4/Fe~0催化降解P-NP的工艺条件进行优化,方差分析得到二次模型显著,优化条件为:催化剂用量1.2 g/L,反应温度30℃,初始pH=2.9,初始H_2O_2浓度10 mmol/L,对硝基苯酚去除率的实际值与预测值几乎一致。     

微波耦合类Fenton处理水中对硝基苯酚

针对对硝基苯酚环境危害大、难生物降解的特点,为克服传统Fenton适用pH范围窄的缺点,制备了CuO催化剂,并对微波耦合类Fenton氧化对硝基苯酚溶液进行了实验研究,考察了H2O2投加量、催化剂投加量、微波功率、辐照时间、溶液初始pH对PNP去除效果的影响.结果表明,在H2O2和催化剂投加量分别为0.06mol/L和0.3g/L,微波功率125W,不调节溶液初始pH(约为6)的条件下,初始浓度为50mg/L的PNP溶液反应6min去除率达92%, TOC去除63%.比较不同氧化体系,得到微波能够增大微波耦合类Fenton体系中?OH的生成量,从而提高对PNP的去除率.实验表明,CuO催化微波耦合类Fenton作为一种新型类Fenton反应,能克服传统Fenton适用pH范围窄的局限性,并且显著提高反应效率,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.     

五氧化二钒类Fenton降解邻苯二甲酸二乙酯的机制研究

发展了基于五氧化二钒(V_2O_5)和过氧化氢(H_2O_2)的新型类Fenton体系,探索了此体系产生羟基(·OH)的机制及降解邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的效率;并考察了V_2O_5投加量、H_2O_2浓度,以及草酸对DEP降解的影响。结果表明,当V_2O_5投加量为0.1 g·L-1,H_2O_2浓度为2.0 mmol·L-1,反应24 h后,对DEP(25 mg·L-1)的降解率可达61.1%,增加或降低V_2O_5投加量和H_2O_2浓度均不利于DEP的降解。利用电子顺磁共振技术(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)耦合5,5-二甲基-1-吡咯啉氮氧化物(DMPO)为捕获剂对反应体系中的主导自由基进行鉴定,发现·OH是体系降解DEP的主要活性物种,利用苯甲酸作为探针分子实现了·OH的间接定量,并初步推测了V_2O_5活化H_2O_2的过程。     

稀土元素Pr辅助的类Fenton试剂氧化法处理染料废水

以靛蓝为目标污染物，采用稀土元素Pr辅助的类Fenton试剂氧化法处理模拟染料废水。制备了双金属氧化物催化剂Fe_2-xPr_xO₃，考察了催化剂中n（Pr）∶n（Fe）、催化剂加入量、初始靛蓝质量浓度、H₂O₂加入量、废水pH对废水脱色效果的影响。实验结果表明：Pr在很大程度上提高了类Fenton反应的效率，废水脱色率得到显著提高；在n（Pr）∶n（Fe）=1∶5、初始靛蓝质量浓度为30 mg/L、催化剂加入量为500 mg/L、H₂O₂加入量为40 mL/L、废水pH为3的最佳工艺条件下，反应50 min时废水脱色率达到92.78%。     

地下水水化学成分对类Fenton法氧化硝基苯的影响

实验主要研究了地下水水化学成分对类Fenton法氧化去除硝基苯的影响。采用天然细砂模拟地下含水层介质,利用砂样中的原位铁做催化剂进行类Fenton氧化硝基苯实验。通过不同硝基苯和过氧化氢摩尔比的类Fenton实验,确定两者的最优物质的量比。然后模拟配制Na-SO4、Na-Cl、Ca-HCO3和Ca-SO4型4种水化学成分不同的地下水,在硝基苯和过氧化氢最优物质的量比情况下,研究了地下水水化学成分对类Fenton法氧化去除地下水中硝基苯的影响。反应在棕色瓶中进行,并用20℃恒温培养振荡器,以120 r.min-1的频率对其振荡。分别在10、30、60、90和120 min时取样,用气相色谱法检测硝基苯的质量浓度。结果表明：硝基苯和过氧化氢的最佳物质的量比为1∶200;地下水的水化学成分对类Fenton反应有重要影响,Na-SO4、Na-Cl、Ca-HCO3和Ca-SO4型地下水中硝基苯的最终去除率分别约为91%、92%、75%、82%,反应所需的时间大约为90、30、120和30 min。因此,类Fenton法对硝基苯污染地下水的原位化学修复具有较好效果,研究结果可为硝基苯污染地下水的原位化学修复提供一定的理论依据。     

黄铁矿催化H2O2氧化降解水中三氯生

以三氯生为目标污染物,研究了黄铁矿催化H2O2非均相类Fenton体系对污染物的去除效果,并利用SEM、EDS等手段对天然黄铁矿进行了表征。考察了催化剂、H2O2投加量、溶液初始pH、反应时间等重要因素对催化氧化反应的影响。在H2O2投加量5 mg/L,黄铁矿用量0.1 g/L,溶液初始pH为8,反应10 min后,三氯生的去除率达90%以上。相对于传统Fenton反应,pH对本非均相催化反应的影响较小,在2～10的pH范围内,仍有较高的催化活性。利用GC-MS分析显示,三氯生降解过程能够产生包括2,4-二氯苯酚在内的多种中间产物。     

Synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes-FePO4 composite from phosphate residue and its application as effective Fenton-like catalyst for dye degradation

Phosphate residue is regarded as a hazardous waste, which could potentially create significant environmental and health problems if it is not properly treated and disposed of. In this study, nitrogen-doped carbon nanotubes-FePO_4(NCNTs-FePO_4) composite was successfully synthesized from phosphate residue, and its application as an effective catalyst was explored. Firstly, an effective method was developed to recover FePO_4 from phosphate residue, achieving an impressive FePO_4 mass recovery rate of 98.14%. Then, the NCNTsFePO_4 catalyst was synthesized from the recovered FePO_4 by two main reactions, including surface modification and chemical vapor deposition. Finally, the synthesized NCNTs-FePO_4 was applied to photo-degrade 15 mg/L Rhodamine B(RhB) in a Fenton-like system. The results showed that 98.9% of RhB could be degraded in 60 min, closely following the pseudofirst-order kinetics model. It was found that even after six consecutive cycles, NCNTs-FePO_4 still retained a high catalytic capacity(50%). Moreover, ·OH radicals participating in the RhB degradation process were evidenced using quenching experiments and electron paramagnetic resonance analysis, and a rational mechanism was proposed. It was demonstrated that the materials synthesized from hazardous phosphate residue can be used as an effective catalyst for dye removal.