Degradation mechanism of Direct Pink 12B treated by iron-carbon micro-electrolysis and Fenton reaction

The Direct Pink 12B dye was treated by iron-carbon micro-electrolysis (ICME) and Fenton oxidation. The degradation pathway of Direct Pink 12B dye was inferred by ultraviolet visible (UV-Vis), infrared absorption spectrum (IR) and high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS). The major reason of decolorization was that the conjugate structure was disrupted in the iron-carbon micro-electrolysis (ICME) process. However, the dye was not degraded completely because benzene rings and naphthalene rings were not broken. In the Fenton oxidation process, the azo bond groups surrounded by higher electron cloud density were first attacked by hydroxyl radicals to decolorize the dye molecule. Finally benzene rings and naphthalene rings were mineralized to H₂O and CO₂ under the oxidation of hydroxyl radicals.     

铁炭耦合Fenton试剂-混凝沉淀法预处理DMAC废水

N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)危害大,是化纤废水中的主要污染物之一. 采用铁炭微电解-Fenton试剂-混凝沉淀工艺预处理DMAC废水. 结果表明:在海绵铁投加量为30 g/L,铁炭体积比为1,pH为2,微电解反应1 h,H₂O₂投加量为5 mL/L,pH为3,Fenton试剂反应2.0 h,混凝沉淀pH为9.0,沉淀40 min的最佳工艺条件下,COD_Cr的去除率可稳定在70%以上;紫外可见分光光计测定证明,经微电解反应后DMAC的助色基团—CH₃和CO被破坏,经过Fenton 氧化后,—NH—基团才能被破坏,废水中的大分子物质被破坏,最终转变成小分子物质,为后续处理奠定了基础.      

微电解-Fenton法处理拉米夫定废水试验研究

分别采用微电解-Fenton氧化串联工艺和H2O2强化微电解工艺预处理难降解拉米夫定工业废水,通过对有机物、色度去除率的优选和反应过程中Fe2＋浓度变化的分析,确定了最佳工艺及工艺运行方式。结果表明,微电解-Fenton氧化串联工艺宜采用微电解阶段后调节pH值的运行方式,与不调节pH值的运行方式相比,CODCr去除率提高了6.85%;H2O2强化微电解工艺,反应100min时,CODCr去除率为71.71%,色度去除率为98.15%,与微电解-Fenton氧化串联工艺相比反应时间短,投加药剂费用少,不需另设专门Fenton反应设备。通过废水处理前后的UV/Vis吸收光谱图比较,表明2种工艺对拉米夫定废水具有较理想的处理效果但最终降解产物不同。     

铁碳微电解处理染料污水的影响因素筛选与优化

为提高铁碳微电解处理染料废水中COD_Cr去除率,将Plackett-Burman和Box-Behnken试验设计方法相结合应用于废水处理条件的筛选与优化. Plackett-Burman设计试验结果表明:铁碳比(体积比)、反应时间和曝气量是影响铁碳微电解处理染料废水COD_Cr去除率的3个关键性因素. Box-Behnken试验设计方法和三维响应面分析表明,铁碳微电解处理染料废水对COD_Cr去除率的最优化操作条件是铁碳比为3∶2、反应时间为120 min、曝气量为40 L/min. 在该优化条件下,当ρ(COD_Cr)在1 000~10 000 mg/L之间变化时,COD_Cr去除率的试验结果均落在模型预测结果的95%置信区间(75.5%~83.3%)内,说明模型能对铁碳微电解处理结果进行良好的预测,因此具有一定的可信度.      

活性艳红X-3B的Fenton氧化降解机理研究

采用UV-Vis、IR和GC-MS研究了X-3B的Fenton降解机理,结合X-3B的结构和亲电理论,提出了其Fenton氧化降解路径。染料分子首先在-N=N-C靠近萘环的C-N和C-NH两处断裂,产生三种中间产物:邻羟基重氮苯内盐、萘醌和4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-氨。邻羟基重氮苯内盐释放出N2,即偶氮基团的氮原子转化为N2,而其他氮原子被氧化为NO3-。染料中的C、H、S和Cl原子分别矿化为CO2、H2O、SO42-和Cl-,但部分有机碳仍存在于难以被.OH氧化降解的草酸-Fe3+络合物中。     

铁炭微电解预处理ABS凝聚干燥工段废水

采用铁炭微电解系统对ABS凝聚干燥工段废水进行预处理研究,研究了不同进水pH对铁炭微电解处理效果的影响. 为了研究铁炭微电解系统分解转化有毒难降解有机污染物的电化学作用,分别建立了活性炭对照试验和海绵铁对照试验. 结果表明,铁炭微电解系统能高效分解转化废水中的有毒难降解有机污染物,使废水的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.32提高到0.60以上,极大地提高了废水的可生化性;不同进水pH对铁炭微电解系统处理该废水的影响相对较小;在保障铁炭微电解高处理效率的前提下,为了降低铁屑的消耗速率,提高铁炭微电解的使用寿命,降低其运行成本,最佳进水pH为4～6.      

城镇生活污水高效化学处理技术研究

采用高效化学方法对生活污水进行处理,达到快速处理并回用的目的。实验结果表明微电解的最佳反应条件为:微电解材料为铸铁屑,铁炭比2∶1,pH 4,反应时间80 min,COD去除率达到53.1%。Fenton氧化的最佳反应条件为:pH 3,反应时间60 min,过氧化氢的加入量0.08%(体积分数),COD去除率达到79.3%。经过后续混凝、化学脱氮等步骤,污水水质达到城市污水再生利用城市杂用水水质(B/T18920-2002)要求。     

g-C3N4-P25/光合细菌复合材料降解偶氮染料废水的机理

采用海藻酸钙将g-C3N4-P25和光合细菌进行共固定,合成了光催化-微生物复合材料,并进行了降解模拟偶氮染料废水的研究.结果表明,光催化-微生物复合材料的染料(活性艳红X-3B)脱色率和COD去除率分别为94%和84.7%,远远大于固定光催化剂与固定光合细菌.利用UV-Vis、FT-IR及GC-MS对反应残留物进行表征,根据结果可推测:由光催化产生的自由基和光合细菌共同破坏X-3B的偶氮结构,生成的苯胺类化合物经过一系列的水解、氧化还原作用生成多种具有苯环结构的化合物,然后自由基破坏苯环结构产生长链烷烃,减少芳香烃化合物的累积对光合细菌活性的影响.光合细菌及时利用光催化生成的长链烷烃,产生分子量较小的物质,最后矿化为CO2和H2O.     

Advanced treatment of biologically pretreated coal gasification wastewater by a novel heterogeneous Fenton oxidation process

Sewage sludge from a biological wastewater treatment plant was converted into sewage sludge based activated carbon(SBAC) with Zn Cl2 as activation agent, which was used as a support for ferric oxides to form a catalyst(Fe Ox/SBAC) by a simple impregnation method.The new material was then used to improve the performance of Fenton oxidation of real biologically pretreated coal gasification wastewater(CGW). The results indicated that the prepared Fe Ox/SBAC significantly enhanced the pollutant removal performance in the Fenton process, so that the treated wastewater was more biodegradable and less toxic. The best performance was obtained over a wide p H range from 2 to 7, temperature 30°C, 15 mg/L of H2O2 and 1 g/L of catalyst, and the treated effluent concentrations of COD, total phenols,BOD5 and TOC all met the discharge limits in China. Meanwhile, on the basis of significant inhibition by a radical scavenger in the heterogeneous Fenton process as well as the evolution of FT-IR spectra of pollutant-saturated Fe Ox/BAC with and without H2O2, it was deduced that the catalytic activity was responsible for generating hydroxyl radicals, and a possible reaction pathway and interface mechanism were proposed. Moreover, Fe Ox/SBAC showed superior stability over five successive oxidation runs. Thus, heterogeneous Fenton oxidation of biologically pretreated CGW by Fe Ox/SBAC, with the advantages of being economical, efficient and sustainable, holds promise for engineering application.     

Fenton强化铁炭微电解工艺处理硫化红棕中间体废水

硫化红棕染料生产废水是目前最难处理的废水之一,开发新型处理工艺有着十分重要的意义。文章利用Fenton强化铁炭微电解法对硫化红棕生产废水进行处理[1],通过正交试验,确定铁炭微电解最佳条件为:pH为2.5、铁炭(V)比为5∶1、反应时间为2h。通过单因素试验,确定Fenton氧化反应最佳条件为:Fe2+质量浓度为116.2mg/L、H2O2用量为20mL/L、反应时间为65min。结果表明,铁炭微电解处理废水COD去除率可达60.47%,色度去除率可达96.8%,BOD5/COD由0.08升高至0.21,废水再经Fenton试剂氧化后,COD去除率可达89.0%,色度去除率可达98%,BOD5/COD由0.21升高至0.38,该组合工艺COD总去除率可达95.6%。     

铁炭微电解组合工艺处理大蒜切片废水研究

采用铁炭微电解技术为核心工艺的混凝-铁炭微电解-强化电解组合工艺对大蒜切片废水进行处理,主要研究了铁炭微电解的运行参数,包括曝气与否、废水pH值、反应时间、铁炭质量比、铁水质量比对COD去除效果的影响。结果表明:经过组合工艺处理后,废水刺鼻的气味完全消除,浊度去除率达100%,ρ(COD)值由13050mg/L降至878mg/L,去除率达93.3%,BOD5/COD(B/C)值由0.10提高到0.46,废水的可生化性显著提高。     

负载纳米零价铁的铁碳材料制备及其降解抗生素性能研究

近年来,基于纳米零价铁(nano zero-valent iron,nZVI)的非均相Fenton氧化技术成为了抗生素废水研究领域的热点,但是nZVI易迁移和易团聚的缺点限制了其进一步应用. 为了解决该问题,本文选择含氮有机物乙二胺四乙酸(EDTA)和三聚氰胺(MA)作为配体,含有机碳的醋酸亚铁作为铁源,采用机械球磨法-高温裂解相结合的方法制备了负载nZVI的铁碳材料,并以磺胺噻唑(sulfathiazole,STZ)为目标污染物,探讨了Fe@EDTA (醋酸亚铁@乙二胺四乙酸)和Fe@MA (醋酸亚铁@三聚氰胺)2种铁碳复合材料激发过氧化氢(H₂O₂)的非均相Fenton催化体系(Fe@C-H₂O₂体系)的影响因素及其作用机制. 结果表明:①Fe@EDTA材料中纳米铁粒子的直径约为4 nm,在碳层中均匀分布,这种结构使得其具有较强的催化能力,而Fe@MA材料中的nZVI则聚集成直径约为400 nm的大颗粒,被100 nm碳层包覆. ②Fe@EDTA材料的最佳铁碳比(醋酸亚铁与有机配体的质量比)为2∶1,Fe@MA材料的最佳铁碳比为3∶1,2种铁碳复合材料的最佳试验条件均为初始pH =3、H₂O₂投加量25 mmol/L、铁碳复合材料投加量0.2 g/L、STZ初始浓度20 mg/L. 在最优条件下,2种铁碳复合材料的Fe@C-H₂O₂体系均可在30 min内完全降解STZ. ③STZ的降解以及羟基自由基(?OH)的产生均符合伪一级动力学模型. ④连续运行300 min后,Fe@EDTA-H₂O₂体系对STZ的降解率仍高达82%,而Fe@MA-H₂O₂体系对STZ的降解率约为48%. ⑤基于?OH猝灭试验,推测铁碳复合材料与H₂O₂的非均相Fenton催化体系的机理是nZVI诱导的非均相Fenton氧化,其中?OH和超氧自由基(?O₂?)在氧化降解有机污染物过程中起到关键作用. 研究显示,nZVI颗粒粒径更小的Fe@EDTA材料具有更加优异的催化性能以及更好的重复利用性和稳定性,能够高效降解水中的STZ.      

铁刨花-Fenton-絮凝工艺对染料生产废水中AOX、色度和TOC的去除效果研究

采用铁刨花-Fenton-絮凝工艺处理染料生产废水,考察了不同Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比(1∶3~1∶15)、铁刨花反应时间(2~5h)、Fenton氧化反应时间(20~80 min)下可吸附性有机卤代物(AOX)、色度和总有机碳(TOC)的去除效果.结果表明,AOX、色度和TOC去除率随Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比的降低先升高后减少,随铁刨花和Fenton反应时间的增加而持续升高.最优化条件为Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比1∶8、铁刨花反应时间4 h和Fenton反应时间60 min,该条件下AOX、色度和TOC的去除率分别为94.2%、93.7%和27.2%.比较实验结果表明,铁刨花-Fenton-絮凝组合工艺对废水AOX、色度和TOC的去除效果远优于铁刨花处理、Fenton氧化、絮凝沉淀的单个技术或两两技术组合效果.GC-MS分析表明,废水中的有机卤代物和苯胺类污染物得到高效去除,此外硝基苯类、苯酚类、苯甲醛类、醚类、腈类和杂环化合物等有毒有害物质也均得到高效去除.叔丁醇捕获·OH实验表明·OH在Fenton反应中的主导作用.     

Fenton oxidation of 2, 4-and 2, 6-dinitrotoluene and acetone inhibition

The performances and kinetic parameters of Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-dinitrotoluene (DNT) in water-acetone mixtures and explosive contaminated soil washing-out solutions were investigated at a laboratory scale. The experimental results show that acetone can be a significant hydroxyl radical scavenger and result in serious inhibition of Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-DNT. Although no serious inhibition was found in contaminated soil washing-out solutions, longer reaction time was needed to remove 2,4- and 2,6-DNT completely, mainly due to the competition of hydroxyl radicals. Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-DNT fit well with the first-order kinetics and the presence of acetone also reduced DNT’s degradation kinetics. Based on the comparison and matching of retention time and ultraviolet (UV) spectra between high performance liquid chromatography (HPLC) and standards, the following reaction pathway for 2,4-DNT primary degradation was proposed: 2,4-DNT → 2,4-dinitro-benzaldehyde → 2,4-dinitrobenzoic acid → 1,3-dinitrobenzene → 3-nitrophenol.     

铁碳微电解强化煤制气废水酚类物质去除效能

探讨了铁碳微电解(ICME)技术对煤制气废水(CGW)中酚类污染物的去除效果,以及对废水可生化性能的改善效果。结果表明:与单一活性炭和单质铁相比,铁碳复合(Fe/C)填料具有较高的铁碳比、更丰富的孔隙结构以及更高的微电解反应活性。单因素分析表明,在煤制气废水处理中,低溶解氧(DO)和酸性条件更有利于微电解的作用过程,而Fe/C填料投加量过高或过低均不利于微电解反应。由响应曲面分析获得ICME处理煤制气废水酚类物质的最佳反应条件为:pH为6.50,Fe/C填料投加量为62.22 g/L,ρ(DO)为0.47 mg/L。在此最佳条件下,COD和总酚去除率分别达到80.98%和75.03%,BOD₅/COD值由0.21提高到0.36。结果表明,ICME在强化煤制气废水酚类污染物去除方面发挥重要作用,可为后续生化处理工艺提供良好的水质条件。     

光电催化氧化处理中各类活性物质的氧化机理

为了深入研究其中各类活性物质氧化机理,以难降解的3,4-二甲基苯胺（3,4-DMA）废水作为研究对象,通过研究不同抑制剂条件下的动力学规律,并以贡献度（k_f/K）来量化各活性物质的作用效果,得出氯类活性物质的贡献度为89.03%,羟基自由基（·OH）的贡献度为6.24%,而空穴和阳极直接氧化贡献度可以忽略.采用三聚氰胺法、二甲亚砜（DMSO）法和DPD法定性定量测定了空穴、·OH和自由氯的含量,结果表明：较高浓度的氯化钠降低了空穴和·OH的贡献度;·OH的产量符合零级动力学规律,其产生速率为0.106mg/（L·min）;自由氯的累积浓度分为3个阶段,第3阶段累积速率为0.159mg/（L·min）.自由氯仅占氯类活性物质氧化体系的一小部分,其他含氯氧化物质和氯类自由基的氧化占重要地位.通过GC-MS、UV-vis和TOC检测,发现在反应10.0min前,主要通过氯类活性物质对侧链的快速攻击,使3,4-DMA转化为苯甲醛等易分解的苯环类物质;10.0min后,主要通过·OH对苯环大π键的攻击,使苯环类物质转化为小分子物质,然后继续被·OH氧化直到矿化.     

化学发光法测定Fenton反应中的羟自由基及其应用

建立了测定Ｆｅｎｔｏｎ反应中产生的羟自由基的化学发光法,酵母为发光底物,浓度为２４ｍｇ／ｍｌ,Ｈ２Ｏ２浓度为２４ｍｍｏｌ／Ｌ,ＦｅＳＯ４浓度为５．４ｍｍｏｌ／Ｌ,ｐＨ为２．８时,化学发光强度最大,即产生的羟自由基浓度最大。     

铁炭微电解-光催化氧化-生化处理有机磷废水

对高有机磷废水采用铁炭微电解-光催化氧化-生化工艺进行处理,经过8个月调试,污水处理系统运行稳定,处理效果好。进水平均ρ(COD)=12 890 mg/L、ρ(BOD5)=3 472 mg/L、ρ(NH3-N)=118 mg/L、ρ(TP)=664 mg/L,出水平均ρ(COD)=96 mg/L、ρ(BOD5)=19 mg/L、ρ(NH3-N)=13 mg/L、ρ(TP)=0.45 mg/L,达到了GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。     

预处理方式对氧化-还原联合技术修复硝基苯污染地下水的影响

为了探究氧化与还原预处理对氧化-还原联合技术修复硝基苯污染地下水的影响,选取2,4-DNT（2,4-二硝基甲苯）为研究对象,构建过硫酸盐/铁炭修复技术体系,分别设置2个试验槽,一个试验槽以过硫酸盐作为氧化预处理联合以铁炭作为还原后处理,另一个试验槽以铁炭作为还原预处理联合以过硫酸盐作为氧化后处理,对比研究构建的氧化-还原联合系统中不同氧化与还原预处理方式对2,4-DNT去除机制的影响.结果表明:①过硫酸盐氧化材料填充位置显著影响试验槽pH和ORP（氧化还原电位）的变化,在运行周期5 PV（PV为孔隙体积,1 PV时间约为4 h）内,pH可显著增至11左右,ORP值达到最高.②在运行周期5 PV内,氧化填充层S₂O₈2-浓度和还原填充层Fe2+浓度均显著降低.③在运行周期5 PV内,随运行周期的增加,以过硫酸盐作为氧化预处理联合以铁炭作为还原后处理的协同技术体系对2,4-DNT的去除效果显著降低,以铁炭作为还原预处理联合以过硫酸盐作为氧化后处理的协同技术体系对2,4-DNT的去除率维持在100%.④通过液相-质谱联用技术,识别构建的氧化-还原联合技术体系内2,4-DNT降解的主要中间产物,同时结合铁炭微电解还原机制和过硫酸盐氧化机制提出了2,4-DNT协同处理机制及其可能的降解路径.研究显示,还原预处理更有利于氧化-还原联合技术对地下水中2,4-DNT的去除,可为有效处理硝基苯化合物污染地下水提供理论支撑.      

微电解/Fenton法预处理炼油碱渣的实验

采用铁碳微电解/Fenton试剂组合工艺对炼油碱渣废水混凝沉淀处理后出水,进行降解研究。实验结果表明:pH值为3,废水与铁碳填料的体积比为2∶1,微电解反应时间2 h,曝气的条件下,废水的处理效果最好,COD的去除率超过42.5%。Fenton试剂处理微电解反应出水的最佳操作条件是:pH值在2～3之间、反应时间2.5 h、Fe2+浓度为800 mg/L左右、H2O2浓度为0.25 mol/L,在此条件下,Fenton试剂处理微电解处理后的炼油碱渣废水COD平均去除率为63.8%以上,微电解/Fenton工艺对COD的总去除率在79.2%左右,可生化性由0.16提高到0.56。