负载型Co3O4活化过二硫酸盐非自由基降解有机污染物

通过在三维矿物载体表面包覆金属-多酚配合物并煅烧实现了Co₃O₄纳米颗粒的原位负载,制得了易分离回收的负载型Co₃O₄催化剂,利用SEM、XRD以及XPS表征分析其形貌和微观结构,采用活化过二硫酸盐(PDS)降解药、护品类有机污染物以评价其催化性能。以双酚A为目标污染物,考察了初始pH、PDS浓度、催化剂投加量、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-)以及腐殖酸(HA)对BPA降解效率的影响。结果表明,负载型Co₃O₄能有效活化PDS降解有机物,在Co₃O₄投加量0.075 g·L^-1,BPA初始浓度0.04 mmol·L^-1,PDS初始浓度0.4 mmol·L^-1以及初始pH=7的...     

异相类Fenton催化剂CuFeO2的制备及其对水中氧氟沙星的降解性能

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铁分别作为铜源和铁源,通过简单的一步水热法合成纯3R相结构CuFeO₂催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜对其晶格结构和形貌进行了表征,构建了CuFeO₂/H₂O₂体系对目标污染物氧氟沙星(OFX)进行降解,考察了不同催化剂投加量、H₂O₂浓度、溶液pH等参数对OFX降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1.1 g·L^-1、 H₂O₂浓度为15 moL·L^-1以及pH=3.65的条件下,反应300 min后,CuFeO₂/H₂O₂体系对10 mg·L^-1 OFX的降解率高达93.8%;此外,CuFeO₂催化剂在活化H₂O₂降解OFX过程中具有良好的稳定性,经5次降解...     

Cu/Al催化剂的制备及其在环丙沙星降解反应中的应用

为解决传统Fenton法在水体通常的酸碱(pH>6.0)条件下活性低的问题,采用水热合成法制备了掺杂Al的非均相铜基类芬顿催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及比表面与孔隙度分析(BET)等技术对其结构和形貌进行了表征;以20 mg·L^-1的环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究了不同催化剂的非均相铜基类芬顿反应体系对CIP的降解效果及H₂O₂消耗量和·OH产生量的影响;探讨了Cu/Al-180催化剂投加量、H₂O₂投加量、初始pH 3个因素对Cu/Al-180催化剂的非均相类芬顿催化降解性能的影响;考察了催化剂的循环使用活性及稳定性。结果表明：不同温度下合成的Cu/Al催化剂主要组分是以CuO和少量Al₂O₃组成的介孔材料;Cu/Al-180催化剂具有较好的结晶度及均匀的颗粒状表面形貌,且对CIP具有最高的催化活性;在Cu/Al-180催化剂投加量为3.0 g·L^-1<...     

紫外/次氯酸钠和紫外/过碳酸钠工艺降解水杨酸的影响因素及降解机理

采用紫外/次氯酸钠(UV/NaClO)和紫外/过碳酸钠(UV/SPC)工艺降解水中水杨酸(SA),且利用协同因子(R)作为评价指标,分别考察了氧化剂投加量、pH、阴离子(NO₃^-、HCO₃⁻)和腐殖酸(HA)等因素对SA去除的影响,结合TOC对比了2种工艺对SA的去除效果,通过鉴定中间降解产物探讨了SA可能的降解路径。结果表明：UV/NaClO和UV/SPC工艺中SA的去除均符合拟一级反应动力学,R与拟一级反应动力学常数(k_obs)变化趋势相似。当NaClO和SPC质量浓度分别为 3 mg·L⁻¹和12 mg·L⁻¹时,2种工艺中k_obs分别为0.173 2 min⁻¹和0.258 8 min⁻¹,而 R_UV/NaClO和R_UV/SPC分别为9.5和15.9。k_obs和R随氧化剂投加量的增加而升高,因过量的SPC消耗产生的羟基自由基(·OH)会导致k_obs降低。初始pH对SA去除有较大影响,酸性环境有利于UV/NaClO工艺去除SA,而UV/SPC工艺则在pH=7具有较好的SA去除效果。NO₃⁻与HCO₃⁻对UV/NaClO工艺去除SA有轻微的促进作用,而显著抑制UV/SPC工艺对SA的去除。HA对2种工艺中SA的去除均有抑制作用。相比UV/NaClO,UV/SPC工艺对TOC去除更为显著。通过分析SA的密度泛函理论(DFT)并结合主要的降解产物推测SA的降解机理主要为自由基的取代和氧化。     

金属有机框架化合物衍生Mn2O3催化过一硫酸盐降解左氧氟沙星

采用高温煅烧方法制备得到了金属有机框架化合物衍生Mn₂O₃,并将其用于催化过一硫酸盐(PMS)降解左氧氟沙星(Levo)。在Levo初始质量浓度为1 mg/L、Mn₂O₃催化剂投加量为0.04 g/L、PMS投加量为0.15 mmol/L、初始pH为6.7的反应条件下,Mn₂O₃催化PMS反应体系可以快速降解Levo,伪一级动力学常数为0.033 7 min^-1。无机阴离子和腐殖酸对反应体系的影响不大,Cl^-甚至可促进Levo的降解,pH适用范围也较宽(3.0～9.0)。Mn₂O₃催化PMS降解Levo过程中电子介导机理起着重要作用,同时还存在单线态氧(¹O₂)的贡献,均属于非自由基路径。     

CuMnCeOx/Al2O3/CH催化剂的制备及微波催化燃烧VOCs性能

针对整体式催化剂载体比表面积小和涂层脱落等问题,采用聚乙二醇200 (PEG200) 为粘结剂在蜂窝堇青石 (CH) 载体表面涂覆氧化铝 (Al₂O₃) 涂层,等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/Al₂O₃/CH催化剂,微波催化燃烧VOCs以考察其催化性能。结果显示,当酸铝比 ($ {{\text{n}}_{{H^+}}}/{{\text{n}}_{A{l^{3+}}}} $) 为 0.262 5、$ {{\text{m}}_{PEG200}}/{{\text{m}}_{A{\text{l}}OOH}} $为1.5时,PEG200与AlOOH以氢键连接得到分散度高的铝溶胶,涂覆煅烧后PEG的造孔效应改善了载体形貌,为活性组分的负载提供了更多附着位点。在甲苯初始质量浓度1 000 mg·m⁻³和处理气量0.12 m³·h⁻¹的实验条件下,CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(1.5)/CH催化剂降解甲苯的T₉₀为200 ℃,比CuMnCeO_x/CH和CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(0.0)/CH催化剂分别降低了62 ℃和53 ℃。SEM、BET和XRD等表征发现,片状γ-Al₂O₃涂层增大了载体比表面积和孔容,活性粒子更均匀地分布于催化剂表面,为VOCs氧化提供更多的有效活性位点;过渡金属氧化物表面丰富的活性位点和Cu⁺/Cu²⁺与Mn³⁺/Mn⁴⁺间价态转化产生的氧空穴提高了催化剂的催化活性和VOCs的矿化效果。该研究结果可为高活性催化剂的制备及其微波催化燃烧VOCs技术应用提供参考。     

以铁/活性炭为催化剂的非均相电-Fenton技术对水中苯酚的去除

以铁/活性炭(Fe/AC)作为催化剂,研究了非均相电-Fenton技术对水中苯酚的去除性能。采用等体积浸渍法制备了Fe/AC,利用BET、ICP-OES和XPS等分析方法对Fe/AC进行了表征。结果表明：3.94%的铁已成功负载在活性炭上;在催化剂用量为0.7 g·L⁻¹、电流密度为9 mA·cm⁻²和电解液初始pH为5的条件下,在反应90 min后,苯酚和总有机碳(TOC)的去除率分别达到了95.94%和64.51%。此外,经过8次连续运行实验后,Fe/AC仍表现出优异的催化性能和低铁渗出率,这说明其具有良好的稳定性和可重复使用性。对使用Fe/AC催化剂的非均相电-Fenton技术去除水中苯酚的过程机理进行了讨论,提出了阴极原位生成H₂O₂、Fe/AC吸附苯酚并催化H₂O₂分解为·OH进而氧化苯酚的机理。以上结果表明,使用Fe/AC作为催化剂的非均相电-Fenton技术在实际废水处理领域具有较好的应用前景。     

Cu/Co共掺杂氮化碳复合材料光-芬顿降解罗丹明B(RhB)

针对金属-非金属复合材料制备条件苛刻、金属离子溶出较高的问题,通过简单的浸渍法和热缩聚法制备了钴、铜共掺杂石墨相氮化碳复合材料。以罗丹明B (RhB)为污染物,研究了催化剂在模拟太阳光下活化H₂O₂降解RhB的性能。通过XRD、FTIR、XPS和BET等手段,表征分析了催化剂的物化性质,考察了催化剂用量、H₂O₂浓度、溶液初始pH以及共存无机阴离子对催化剂活化性能的影响。结果表明,Co、Cu以Co—N、Cu—N键的形式稳定存在于复合材料中,限制了钴、铜金属离子的溶出。当CuCN与CoCN的质量比为0.1,得到的复合材料Cu/CoCN(0.1)催化性能最佳。Cu/CoCN(0.1)在初始pH=5.0～12.0内均表现出良好的催化活性。当Cu/CoCN(0.1)和H₂O₂的用量分别为0.25 g·L^-1和20 mmol·L^-1时,10 min对RhB的降解率达到96.5%。H₂PO_4<...     

Fe0/FeS2活化H2O2快速降解诺氟沙星

通过水热法成功制备具有磁性的Fe⁰/FeS₂复合铁基催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的喹诺酮类抗生素(诺氟沙星,NOF)。SEM-Mapping 结果显示,制备的Fe⁰/FeS₂复合材料由Fe和S两种元素组成,形态为颗粒状且尺寸不一。XRD、XPS、Raman和磁学测量系统(VSM)等表征结果表明进一步证明Fe⁰/FeS₂复合材料的成功制备且具有良好的磁性。通过实验得到 Fe⁰/FeS₂/H₂O₂体系降解NOF最优的降解体系为初始pH为5,NOF起始质量浓度20 mg·L⁻¹,Fe⁰/FeS₂ 投加量为0.2 g·L⁻¹,H₂O₂质量浓度0.051 g·L⁻¹。Fe⁰/FeS₂介导的非均相芬顿体系可以快速降解NOF,10 min后的降解率为99.27%,且具有良好的重复利用性,使用 3 次后,NOF 的降解效率仍超过75%。NOF在羟基自由基(·OH)的作用下可能破坏C-F键以及实现哌嗪环和喹诺酮环的开环,最终生成一些小分子物质,如 F⁻、H₂O、CO₂和NO₃⁻等。     

改性Ti4O7阳极对氯霉素的高效电氧化降解

针对传统电化学氧化中阳极是污染物催化氧化的核心,寻找一种具有高析氧电位,高反应活性面积,优良催化活性的阳极是当下亟待解决的问题。为此,选取了亚氧化钛(Ti₄O₇)电极作为基础电极且对其进行过渡金属元素掺杂改性。通过各种表征及降解性能研究发现,所制备改性电极相对于纯Ti₄O₇电极催化性能有所提高。其中,锆(zirconium, Zr)元素掺杂后使得改性电极具有更高的析氧电位和更好的电催化活性。在电流密度为30 mA·cm⁻²,初始pH为6.1,电解质为100 mmol·L⁻¹ Na₂SO₄和10 mmol·L⁻¹ NaCl的最优条件下,氯霉素的去除率为97.4%。并且该电极具有很好的抗干扰性和稳定性,在不同pH干扰下对氯霉素依然具有较高的降解率(均高于81.1%)。此外,Zr元素掺杂的Ti₄O₇改性电极对氟苯尼考和双氯芬酸钠等药物也具有很好的降解效果,降解率分别为93.4%和85.5%,本研究结果可为电化学去除污染物阳极改性研究提供参考。     

UV-LED/NaClO方法降解邻苯基苯酚过程中水质对自由基去除贡献的影响及产物毒性效应分析

为去除水中的邻苯基苯酚(OPP),以UV-LED/NaClO方法为降解手段,考察了CO₃^2-、NO₃^-、腐殖酸(HA)对OPP去除的影响,探究了HO·、UV-LED、NaClO和含氯自由基(Cl·、ClO·)等对去除贡献的影响,结合降解产物提出可能的OPP降解途径,采用毒性鉴定评估方法,筛选出毒性效应增强产物。结果表明：在pH=7.0±0.2、OPP初始浓度为3μmol·L-¹、NaClO=40.3 nmol·L^-1条件下,不同组分的去除贡献大小顺序为Cl·>NaClO>UV-LED>其他组分(CO₃^-·、Cl₂^-·、O_-·等)>HO·>ClO·,Cl·对OPP去除贡献最大为31.13%;当CO₃^2-和NO₃^-浓度由0增至1.0 m...     

Fe-PG紫外光辅助活化H2O2流化床高效降解水杨酸

针对常规光催化技术催化剂回收困难,紫外/双氧水(UV/H₂O₂)技术残余H₂O₂污染严重等问题,采用浸渍法制备了铁负载多孔发泡玻璃(Fe-PG)并将其用于紫外光辅助活化H₂O₂流化床降解水杨酸(SA)。结果表明,在相同实验条件下,Fe-PG紫外光辅助活化H₂O₂(UV/H₂O₂/Fe-PG)流化床工艺对SA的降解率、矿化率和H₂O₂利用率均明显优于UV/H₂O₂工艺;在考虑运行成本的情况下,最佳水力停留时间(HRT)为40 min,最佳H₂O₂投加量为3 mmol∙L⁻¹,最佳Fe-PG膨胀率为30%;UV/H₂O₂/Fe-PG流化床工艺对SA溶液初始质量浓度、pH和盐离子具有很强的耐受性,连续运行30 d后对SA的降解率仍维持在98%以上,矿化率仍高达78.1%。UV/H₂O₂/Fe-PG流化床工艺降解SA的主要活性物质为·OH、O₂^·−和h⁺,降解过程符合一级动力学。以上研究结果可为光催化辅助活化H₂O₂流化床技术实现工程应用提供技术支撑。     

臭氧催化氧化处理化学镀镍废水

采用臭氧催化氧化工艺处理化学镀镍废水,以Fe₂O₃-TiO₂-MnO₂/A1₂O₃作为臭氧催化剂,考察了不同反应条件下臭氧催化氧化对化学镀镍废水的影响。结果表明,在初始pH为9,臭氧投加量为300 mg·L⁻¹,反应时间为60 min的最佳反应条件下,水中COD可从532 mg·L⁻¹下降至285 mg·L⁻¹,去除率达到46.4%。臭氧催化氧化对化学镍具有较好的破络效果,在初始pH为9,臭氧投加量为200 mg·L⁻¹,反应为60 min后进行混凝过滤,水中镍的去除率可达到86.7%。紫外全波段扫描分析发现,经臭氧催化氧化后,各波段的吸收峰均有大幅度下降,位于254 nm和320 nm处的吸收峰基本消失,说明水中的苯环类物质和共轭结构被破坏。经臭氧催化氧化后,废水的生物毒性大幅降低,废水的可生化性提高,出水B/C由原来的0.12提高到0.36,为后续进一步生化处理提供了条件。     

氨基修饰增强的Fe/Cu-MOF对罗丹明B的光催化降解性能及相关机理

利用溶剂热合成法合成了氨基修饰的Fe/Cu-MOF-NH₂,分别采用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EA等检测方法进行了表征分析,并将其用于RhB的光催化降解,考察了RhB的初始质量浓度、催化剂质量浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明,氨基的引入显著提升了催化剂的可见光响应性能;在合成Fe/CuMOF-NH₂时,当含氨基配体与不含氨基配体的摩尔比为1∶1、RhB初始质量浓度为300 mg·L^-1、催化剂质量浓度为1 mg·mL^-1、pH为4.2时,光照4 h后,催化剂对RhB的去除率达到99.53%。活性物种淬灭实验结果表明,·OH、h⁺分别是Fe/Cu-MOF-NH₂和Fe/Cu-MOF在催化降解过程中的主要活性物种。以上结果可为探究Fe/CuMOF-NH₂光催化降解RhB的机制提供参考。     

Cu-ZnO双反应中心类芬顿催化剂降解水中碘乙腈性能与机制

多相芬顿催化虽然克服了均相芬顿pH适用范围窄,铁泥二次污染等问题,但还面临着稳定性差,H₂O₂利用率低的问题,从而限制了其实际应用。本文利用锌和铜的电负性差异制备了一种双反应中心催化剂Cu-ZnO,通过在催化剂表面构建贫富电子中心,从而诱导H₂O₂产生·OH降解污染物。采用TEM、EDS、XRD、FTIR、XPS以及EPR对催化剂进行表征,并研究了催化剂投加量、H₂O₂投加量、pH以及共存离子对碘乙腈降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1 g·L^-1,双氧水投加量为10 mmol·L^-1时,Cu-ZnO对碘乙腈的去除率在91%。大部分共存离子对催化剂的降解效果影响较小,且在酸性条件下催化剂稳定性较好,中性和碱性条件下金属离子基本无释放。催化剂诱导产生的•OH和HO₂^•/O₂^•−是碘乙腈(IAN)降解的主要活性物种,降解产物包括CO₂,H₂O,I^－和IO₃^- 等。     

Fe2+联合NaClO强化污泥脱水性能与作用机理

为了强化污泥脱水性能,采用亚铁离子(Fe²⁺)活化次氯酸钠(NaClO)氧化工艺改善其脱水效果,考察了Fe²⁺/NaClO体系中Fe²⁺和NaClO投加量、初始pH对污泥脱水性能的影响,并探究强化污泥深度脱水的作用机制。研究表明,初始pH为5.0、Fe²⁺和NaClO投加量(以总悬浮固体计)分别为48.61和39.04 mg·g^-1时,污泥的脱水性能最佳,污泥含水率和比阻分别由91.32%和11.81×10¹² m·kg^-1降低至71.74%和1.71×10¹² m·kg^-1。Fe²⁺/NaClO氧化体系使胞外聚合物(EPS)降解和部分细胞裂解,反应生成的强氧化性的·OH会降解松散附着型EPS (LBEPS)和紧密黏附型EPS (TB-EPS)中的蛋白质和多糖,改变蛋白质二级结构,导致蛋白质结构松散,暴露了更多的疏水位点,同时减少污泥表面的亲水性官能团,释放EPS结合水...     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明：活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2∶1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃臭氧催化氧化的η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)⁻¹、催化剂投加量为100 g·L⁻¹废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L⁻¹。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

Fe2+-热活化过硫酸钠氧化降解菲及其对土壤的影响

在模拟菲污染土壤中用β-环糊精(β-CD)作为Fe²⁺螯合剂,考察了Fe²⁺-热(45℃)活化过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化降解菲的效果及其对土壤的影响。结果表明,Na₂S₂O₈∶菲=80、Fe²⁺∶Na₂S₂O₈=1/3、β-CD∶Fe²⁺=1/10(均为摩尔比)时,菲的降解率最高,达85.1%。Fe²⁺活化时主要自由基为SO^-₄·和·OH,而热活化时主要为·OH。根据中间产物推测菲的两条降解途径为：自由基攻击菲的9、10位点生成(1,1’-联苯)-2,2’-二甲醛或攻击2、3位点氧化开环生成2-乙基-6-甲氧基萘,再形成邻苯二甲酸二丁酯,最终矿化为CO₂和H₂O。土壤氧化修复后,pH降低,氧化...     

Cu-Co双金属氢氧化物非均相类芬顿催化剂去除磺胺甲恶唑

作为一种广谱性抗生素,磺胺甲恶唑(SMX)在常规城市污水生物处理过程中去除率较低,仍需要发展高效的去除方法。为此,通过原位溶剂热生长法,在碳毡上合成Cu-Co双金属氢氧化物(CuCo-BH)非均相催化剂,且在此基础上开展了类芬顿催化剂催化降解SMX的研究。对催化剂的SEM、TEM、XPS和XRD表征结果表明,CuCo-BH在碳毡上异向生长并呈棒状结构,宽度为40~115 nm,最大长度可达650 nm。在生长温度为105 ℃、反应时间为5 h的条件下,制备得到性能较好的CuCo-BH催化剂,在pH=7、H₂O₂=50 mmol·L⁻¹、反应时间60 min的条件下,对初始浓度为50 mg·L⁻¹的SMX去除率达到100%;在SMX=3 mg·L⁻¹、H₂O₂=15 mmol·L⁻¹、pH=7、反应时间为30 min的条件下,催化剂重复使用5次,SMX的去除率仍高于94%。·OH和${\rm{O}}_2^{ \cdot - }$的淬灭实验以及电子顺磁共振波谱仪(ESR)的测定分析结果表明,·OH对SMX的降解起到了关键的作用。以上研究结果可为SMX在污水深度处理中的高效去除提供一种新的方法。     

硫酸铜类芬顿法去除双酚A

在水处理应用中,为解决Fenton法通常需较低pH的局限性,提出了以硫酸铜为催化剂的类芬顿反应体系,以双酚A(BPA)为目标污染物,分别考察了催化剂用量、H₂O₂用量、反应温度、BPA初始浓度和pH对BPA去除效果的影响,分析了反应过程中pH和羟基自由基浓度的变化。结果表明：在催化剂用量为0.8 g·L⁻¹、H₂O₂为78 mmol·L⁻¹、BPA为152 mg·L⁻¹、反应温度为75 ℃、反应时间为65 min的条件下,BPA和TOC的去除率分别为95.4%和85.9%;所建立的硫酸铜类芬顿反应体系,相比Fenton反应体系具有更宽的pH适应范围,可以在pH=3.0~10.1下进行反应,无需调节反应液的pH,且出水水质颜色好,成本低。以上研究结果可为有机废水的高效处理提供理论与技术支持,具有广阔的应用前景。