Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

O_3/H_2O_2协同氧化石油化工行业反渗透浓水

采用O_3/H_2O_2协同氧化处理石油化工行业反渗透浓水,考察了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量和H_2O_2投加方式对O_3/H_2O_2协同氧化反渗透浓水的影响。结果表明,在初始pH为6.49、H_2O_2投加量为80mg/L、分4次平均投加(开始时投加1次,之后每隔10min投加1次)、反应时间为35min的最优化条件下,处理后的反渗透浓水COD、BOD5、总有机碳(TOC)质量浓度分别降低至48.9、10.2、25.70mg/L,均达到《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)的直接排放标准。COD、UV254、TOC的去除率分别达到83.4%、68.0%、88.3%。     

钒氧化物活化过硫酸钠降解2,4,6-三氯酚的机制

研究了三氧化二钒(V_2O_3)活化过硫酸钠(SPS)降解2,4,6-三氯酚(TCP)的效果,分别考察了V_2O_3投加量、SPS和TCP浓度对其降解的影响。结果表明,在V_2O_3投加量为0.05 g·L~(-1),SPS浓度为1.0 mmol·L~(-1),TCP初始浓度为5.0mg·L~(-1)时,反应24 h,有72.4%的TCP被降解。提高V_2O_3投加量不利于TCP的降解,而增加SPS浓度能有效增加TCP的降解速率;利用自由基淬灭反应和电子顺磁共振技术(EPR)对反应体系的主导自由基进行了鉴定,发现羟基是体系降解TCP的主要活性物种,推测并初步证实了V_2O_3活化SPS的过程,发现了二氧化钒(VO_2)和五氧化二钒(V_2O_5)也能活化SPS降解TCP。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水

采用铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水,通过正交和单因素实验研究了废水初始pH、不同质量的微电解填料、H_2O_2投加量及反应时间对COD处理效果的影响,同时研究了COD降解动力学。结果表明:最佳控制条件是废水初始pH为3、铁碳填料投加量为300 g/L、H_2O_2投加量为80 m L/L、反应时间为160 min,此时COD的去除率达到87%以上;H_2O_2的加入可使铁碳微电解/H_2O_2系统COD的去除率提高37.34%,铁碳微电解/H_2O_2系统COD反应动力学方程为y=0.5296x-0.6218,相关系数R~2为0.9917。     

Fe~0/GAC-Fenton异相耦合深度处理焦化废水

采用由Fe0/GAC和H_2O_2构建的微电解与Fenton异相耦合降解体系对焦化废水进行深度处理,通过单因素影响实验和正交优化实验,考察了H_2O_2投加量、进水pH、HRT和mFe0/mGAC对处理效果的影响并确定了最佳反应条件。结果表明:随着各工艺参数取值的增大,系统对有机物的去除效率呈先上升后下降或趋于稳定的趋势;各影响因素的主次顺序为:H_2O_2投加量进水pHHRTmFe0/mGAC,H_2O_2投加量和进水pH为显著性影响因素;当H_2O_2投加量为1.2 m L·L~(-1),进水pH=3,HRT=90 min,mFe0/mGAC=3时,系统处理效果最佳,COD由306 mg·L~(-1)降至94 mg·L~(-1),去除率稳定达到69.2%,满足《炼焦化学工艺污染物排放标准》(GB 16171~(-2)012)对现有企业直接排放的要求。     

CuO-Y2O3/TS-1催化臭氧降解对苯二甲酸的机理

针对对苯二甲酸(TA)水污染问题,通过浸渍法制备CuO-Y_2O_3/TS-1催化剂,利用XRD、SEM、FT-IR、XRF等手段表征催化剂结构、形貌及骨架结构;构建非均相体系催化臭氧氧化降解对苯二甲酸(TA),考察催化剂的催化性能。结果表明:当Cu(NO_3)_2·3H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O浸渍液浓度均为0.5 mg·L~(-1)、臭氧通入量为6.3mg·min~(-1)、催化剂投加量为1.0 g和pH=9.0时,反应30 min后,TA降解率高达99.8%。经5次循环后,TA降解率仍稳定在98.2%。进一步研究表明,CuO-Y_2O_3/TS-1催化臭氧降解TA实验符合一级反应动力学方程。     

O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的实验研究

研究了O_3/H_2O_2体系催化氧化处理抗生素废水的效果。对比了O_3/H_2O_2与O_3氧化体系对抗生素废水的处理效果,并考察和优化了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量及O_3气体流量等因素的影响。结果表明:O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的最佳运行参数为反应时间40 min、初始pH9.0、H_2O_2投加量60mg/L、O_3流量450mL/min。在最佳实验条件下,COD由102.0mg/L降低至32.5mg/L,去除率为68.1%,废水色度及浊度的去除率分别为98.8%、42.3%,综合处理效果优于O_3氧化技术。     

电芬顿法去除化学镀镍废水中的镍、总磷和COD

采用电芬顿法处理化学镀镍废水,分别考察了电流密度、初始pH和H_2O_2投加量对镍离子、总磷和COD去除效果的影响。结果表明:随着电流密度的增大,镍离子和COD的去除率提高,总磷去除率也逐渐增加;当初始pH为3时,对镍离子、COD和总磷的去除效果最好;随着H_2O_2投加量的增加,镍离子去除率并没有明显的提高,总磷和COD的去除率表现为先增大后减小。优化所得的最佳工艺参数:电流密度为10 mA·cm~(-2)、初始pH为3、 30%H_2O_2投加量为6 mL·L~(-1)、反应40 min,镍离子、总磷和COD的去除率分别达到96.6%、91.5%和84.7%。此外,随着电化学反应的进行,反应体系不断升高的pH导致生成的正磷酸盐沉淀溶出,总磷去除率降低。镍离子主要是通过电絮凝作用去除,总磷和COD主要通过芬顿氧化后吸附沉淀而被去除。以上研究证明,采用电芬顿方法处理化学镀镍废水具有较好的应用前景。     

铜氧化物/D851树脂催化臭氧氧化降解双酚A

通过Cu(NO_3)_2·3H_2O对螯合树脂D851进行沉淀改性,采用SEM观察、EDS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后螯合树脂进行了表征;研究了改性前后螯合树脂在不同反应体系对双酚A的降解效果及环境因素对CuO_x/D851催化臭氧氧化双酚A性能的影响;探讨了改性螯合树脂催化臭氧化降解双酚A的机理。结果表明:Cu(NO_3)_2·3H2_O对螯合树脂D851改性后,螯合树脂的表面形态,铜离子含量都有所改变;通过正交实验得出CuOx/D851树脂催化剂的最佳制备工艺是pH为8、活性组分浓度为337.5 mmol·L~(-1)、负载温度为70℃、反应时间为10 h;单因素法研究表明,在最佳条件臭氧投加量为8.4 mg·L~(-1)、催化剂投加量为0.6 g·L~(-1)、废水进样流量为4 mL·min~(-1)、双酚A初始浓度为10 mg·L~(-1)、初始pH为7,双酚A的降解率可达86.71%;在改性螯合树脂催化臭氧化体系中,改性后螯合树脂主要通过羟基自由基-直接臭氧氧化协同作用极大地提高了对BPA的降解率。     

O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素的效果研究

采用O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素,考察四溴荧光素初始浓度,O_3相对投加量以及H_2O_2投加量对四溴荧光素降解效果的影响。结果表明:O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素的过程均符合一级反应动力学方程;O_3降解四溴荧光素时,设置O_3流量为3.18g/h,四溴荧光素初始质量浓度为10、50、100mg/L,降解10min后四溴荧光素降解率均达到93%以上;O_3相对投加量增大,四溴荧光素降解率升高,但O_3利用率降低;O_3/H_2O_2降解四溴荧光素能增大四溴荧光素降解率,却降低了四溴荧光素降解速率。     

高铁酸盐与过硫酸钠联合降解水中滴滴涕和六六六

针对滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)等有机氯农药(OCPs)难以同步降解的问题,采用高铁酸钾(K_2FeO_4)和过硫酸钠(Na_2S_2O_8)联合降解水溶液中的7种OCPs;分别考察了K_2FeO_4投加量、Na_2S_2O_8投加量和溶液初始pH因素的单独作用及交互作用对OCPs降解率的影响;采用气相色谱-质谱联用仪分析鉴定了降解产物,并探讨了K_2FeO_4/Na_2S_2O_8体系对各OCPs的降解机理。结果表明:K_2FeO_4/Na_2S_2O_8体系处理的OCPs降解率大于K_2FeO_4单独处理下的降解率;碱性环境(pH=9～11)有利于α-HCH和γ-HCH的降解,弱碱性环境(pH=7～9)有利于DDTs的降解,中性环境(pH=7)有利于β-HCH的降解。采用二次多项式和逐步回归法可以较好地拟合和预测OCPs降解率与反应条件的关系,当K_2FeO_4投加量8 g·L~(-1)、Na_2S_2O_8投加量2 g·L~(-1)、pH=11时,总环境风险削减率可达79.16%,与验证实验结果相近。这表明模型具有较好的预测能力。K_2FeO_4/Na_2S_2O_8联合处理对OCPs的降解途径主要为脱氯脱氢,但仍有不完全脱氯产物残留。与K_2FeO_4单独处理相比,K_2FeO_4/Na_2S_2O_8双氧化体系实现了对DDTs和HCHs的高效同步降解。     

超声联合芬顿技术对水中菲的降解

利用超声联合芬顿(US/Fenton)降解模拟水中的菲,考察降解过程中菲的反应动力学影响因素,如初始pH、H_2O_2投量、反应温度、H_2O_2:Fe~(2+)比值、超声功率。进一步通过气相色谱/质谱(GC/MS)检测其中间产物,并推测降解途径。结果表明:US/Fenton可有效降解水中的菲,符合伪一级反应动力学模型,菲的降解速率随H_2O_2投量和温度的升高而增大;随H_2O_2:Fe~(2+)比值和超声功率的增大而降低;酸性条件(pH=3.0)是降解体系的最适宜环境,此时反应速率常数达到最大值0.035 min~(-1)。通过分析可知,菲降解的中间产物有9,10菲醌、2-羟基-9-芴、(1,1′)-二苯基-2,2′-二甲醛、9-芴酮,菲结构中的9,10位首先受到攻击,进而断链,再被氧化生成醛、羧酸、酚类物质,最后矿化成CO_2和H_2O。     

ATP@Fe_3O_4复合材料催化过硫酸盐降解四环素

通过共沉淀法将四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子负载于凹凸棒土(ATP)制备出兼具吸附与催化性能的非均相类芬顿催化剂ATP@Fe_3O_4。采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、VSM(振动磁强计)等对材料的结构进行了表征分析,并研究了其对催化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)的效果。结果表明,ATP@Fe_3O_4复合材料是活化过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基(SO_4~-)强有力的催化剂,可大幅提高PS对水溶液中四环素的降解能力。当PS浓度为10 mmol·L~(-1)、ATP@Fe_3O_4投加量为1.5 g·L~(-1),其对pH=3.9的80 mg·L~(-1)四环素溶液的降解率在90 min可达98.75%。负载于ATP表面的Fe_3O_4粒子和部分溶解于水中的Fe~(2+)共同催化PS生成SO_4~-,将TC氧化为CO_2、H_2O和中间体,是ATP@Fe_3O_4/PS体系去除四环素的主要机理。以上研究结果可为催化材料的应用提供参考。     

四氧化三铁活化过硫酸盐降解活性黑5

采用水热合成法制备出了具有较高催化活性的催化剂四氧化三铁(Fe_3O_4),并利用Fe_3O_4活化过硫酸盐降解活性黑5,考察了初始pH、Fe_3O_4投加量、活性黑5初始浓度和过硫酸盐投加量对活性黑5降解效果的影响。结果表明,Fe_3O_4活化过硫酸盐降解活性黑5的最佳条件为初始pH 6、活性黑5初始质量浓度50mg/L、过硫酸盐投加量6mmol/L、Fe_3O_4投加量2.0g/L。在最佳条件下,反应180min,活性黑5的降解率达到80.2%,Fe_3O_4反复使用5次后,活性黑5的降解率仍能达到77%以上。活性黑5的降解途径为:偶氮键打开产生苯环中间产物和萘环中间产物,萘环中间产物逐步转化为邻苯二甲酸酐→邻苯二甲酸→苯甲酸;苯环中间产物逐步转化为对氨基苯磺酸→硝基苯和对氨基苯酚,对氨基苯酚转化为对苯二酚;最终被彻底氧化降解成CO_2、H_2O等无毒小分子物质。活性黑5在降解过程中对植物的毒性先升高后降低。     

Fe~0/S_2O_8~(2-)异相芬顿与生物组合工艺处理煤化工废水尾水

为实现煤化工废水尾水低成本达标排放,采用零价铁/过硫酸盐(Fe~0/S_2O_8~(2-))异相芬顿与气升环流反应器(ALR)组合工艺对其进行深度处理并分析处理成本。结果表明,在pH为6.8、Fe~0和S_2O_8~(2-)投加量分别为2g·L~(-1)和15 mmol·L~(-1)的条件下,Fe~0/S_2O_8~(2-)体系对COD和色度去除率分别为56%和50%。气相色谱-质谱和气相色谱分析显示,尾水中难降解芳香化合物被转化成小分子有机酸,这些小分子有机酸虽然在异相芬顿反应中难以进一步降解,但容易被好氧微生物吸收和利用;出水经ALR处理后,COD和色度进一步从150 mg·L~(-1)和75倍降到48 mg·L~(-1)和25倍,总去除率达到86%和83%。由于异相芬顿反应不需调节pH且出水铁离子浓度小于9mg·L~(-1),该组合工艺在避免大量铁泥产生的同时可低成本地实现煤化工废水尾水达标排放。     

CaO2及H2O2类Fenton降解土壤石油烃污染

采用H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系和CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系修复土壤石油污染,考察了氧化剂种类、氧化剂投加量、 Fe(Ⅲ)浓度和柠檬酸浓度对柴油降解效果的影响,并进一步研究比较了CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸和H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸2种修复方式对土壤原著微生物群落变化及豌豆植株生长所带来的生态毒性效应。单因素实验结果表明:在其他条件相同的情况下,CaO_2类Fenton降解柴油效果优于H_2O_2类Fenton降解效果;柴油降解率随着氧化剂投加量、Fe(Ⅲ)和柠檬酸浓度的增大呈现先增后降的趋势。当CaO_2浓度为166.67 mmol·L~(-1)、Fe(Ⅲ)浓度为27.78 mmol·L~(-1)、柠檬酸浓度为27.78 mmol·L~(-1)时,反应24 h后,土壤中柴油降解率达到44.14%。生态毒性实验表明:CaO_2类Fenton处理后土壤微生物群落的丰富度和多样性指数均有所提高,H_2O_2类Fenton处理后均有所降低,2种处理方式均在不同程度上改变了土壤微生物群落的优势菌门构成;CaO_2及H_2O_2类Fenton处理均抑制了豌豆植株的生长,发芽率、植株干重、株高、叶绿素含量等测试指标均下降,其中H_2O_2类Fenton处理的抑制效果更为明显。进一步分析可知,CaO_2类Fenton处理技术比H_2O_2类Fenton处理技术更适用于石油污染土壤修复。     

过硫酸盐活化耦合微生物燃料电池的降解结晶紫性能

利用Fe0活化Na_2S_2O_8产生具有强氧化性的SO-4·催化降解目标物结晶紫。研究不同因素(阴极液初始pH值、S_2O_8~(2-)浓度、共存离子Cl-浓度)对Fe~0/~(-1)-微生物燃料电池(MFC)体系中结晶紫降解率及产电性能的影响。结果表明,阴极液初始pH值降低和~(-1)浓度增加有利于体系中结晶紫的降解和最大功率密度的提高,阴极液共存离子Cl~-浓度的增加会阻碍结晶紫的降解,最大功率密度随Cl-浓度增加呈现先增加后降低的趋势。综合体系中结晶紫的降解率和最大功率密度,在温度为30℃,Fe~0投加量为1 mmol·L~(-1),阴极液初始pH值为3、~(-1)浓度为2 mmol·L~(-1)时,180 min后浓度为0.16 mmol·L~(-1)的结晶紫降解率达到95.62%,最大功率密度为637.245 m W·m~(-3),内阻约为400Ω。降解过程符合一级动力学方程。     

铁刨花强化Fenton深度处理制药废水二级生化出水

采用铁刨花强化Fenton对制药废水二级生化出水处理效果进行深入研究。考察了铁刨花和药剂投加量对强化Fenton的影响,对比了常规Fenton和强化Fenton两者COD降解情况和出水pH值变化情况。结果表明:强化Fenton中投加的铁刨花可以提供充足的亚铁离子,无需投加Fe SO_4·7H_2O即可高效降解废水中有机物;当初始pH=3.8,铁刨花投加量100 g·L~(-1),30%H_2O_2投加量0.6 m L·L~(-1),曝气反应120 min,强化Fenton出水COD去除率高达66.5%,比常规Fenton提高20%以上;常规Fenton出水pH值在3.0左右,而强化Fenton出水pH在6.0以上,可有效节约后续pH回调时药剂使用量,降低运行成本。     

CuO/γ-Al_2O_3催化双氧水处理聚乙烯醇废水的研究

采用浸渍—煅烧法制备CuO/γ-Al_2O_3催化剂,并用其催化双氧水处理聚乙烯醇(PVA)废水,对比了不同煅烧温度下CuO/γ-Al_2O_3的催化性能以及催化剂投加量、双氧水投加量、PVA初始质量分数对PVA去除率的影响。结果表明,煅烧温度为450℃时得到的CuO/γ-Al_2O_3催化性能最好,增加CuO/γ-Al_2O_3和双氧水的投加量均有助于降低PVA降解产物黏均分子量,而PVA初始质量分数越高,PVA降解产物的黏均分子量越高。当PVA初始质量分数为1.0%,双氧水投加量为60 mL/L,CuO/γ-Al_2O_3投加量为1.0g/L,反应温度为60℃,溶液初始pH=3时,反应2h后PVA去除率达90%以上,PVA降解产物的黏均分子量从100 773降至3 194,下降了近97%,CuO/γ-Al_2O_3的催化性能随着重复使用次数的增加有一定下降。