抗坏血酸根化学还原对铁基催化剂UV-Fenton体系的影响

选用铁氧化合物和聚合硅酸铁(PSF)作为铁基多相UV-Fenton催化剂,比较抗坏血酸根对其化学还原生成和释放Fe2+的能力;通过多相UV-Fenton体系中橙Ⅱ的脱色、H2O2分解和·OH生成,分析抗坏血酸根对不同铁基催化剂的增效能力;探讨抗坏血酸根化学还原对铁基催化剂亚铁离子生成和铁离子溶出机制.结果表明,抗坏血酸根对聚合态铁离子的化学还原能力强于氧化物晶格中的铁离子,其还原不同铁基催化剂能力由大到小的顺序为:PSF、α-FeOOH、Fe3O4、α-Fe2 O3.在抗坏血酸根化学还原增效条件下,橙Ⅱ在 PSF、α-FeOOH、Fe3O4和 α-Fe2O3的 UV-Fenton 体系中"快速"脱色一级动力学常数相对于相应的基础体系能分别增加1 480％、1 270％、1 700％和1 110％.抗坏血酸根增效的原因是其能通过化学还原实现催化剂表面Fe2+的生成和释放,同时草酸等中间产物通过络合作用进一步增强催化剂Fe3+的溶出,并最终促进体系高浓度·OH的生成.反应结束后,增效体系中的Fe3+能重新吸附回铁基催化剂,从而避免催化剂活性组分流失和铁离子二次污染.该结果说明,外加抗坏血酸根是铁基多相UV-Fenton体系安全可靠的增效方法.     

不同晶型铁氧化物Fenton和UV-Fenton降解橙Ⅱ的催化性能

选取了磁铁矿、赤铁矿和针铁矿3种不同晶型的铁氧化物,用XRD和BET进行了表征。将3种铁氧化物作为催化剂用于Fenton和UV-Fenton(254 nm UVC)降解偶氮染料橙II,测定了染料降解过程中溶液中铁离子浓度的变化规律,用于分析3种铁氧化物的催化过程。用单位比表面积反应速率常数(k/Ssur)评价了3种铁氧化物UV-Fenton催化降解橙Ⅱ的能力,以揭示UV-Fenton体系中铁氧化物晶型与催化性能的关系。结果表明,Fenton体系中,磁铁矿能通过表面固有的2价铁催化产生羟基自由基降解橙Ⅱ,其催化能力高于针铁矿和赤铁矿;UV-Fenton体系中,磁铁矿、赤铁矿和针铁矿催化降解橙Ⅱ的单位比表面积反应速率常数分别为0.048 8 g/(m2·min)、0.023 4 g/(m2·min)和0.001 0 g/(m2·min),可见磁铁矿的催化能力明显高于针铁矿和赤铁矿;UV-Fenton体系中,磁铁矿以多相反应为主,针铁矿以均相反应为主,而赤铁矿则是两者共同作用。研究表明,磁铁矿是多相铁氧化物UV-Fenton催化剂的理想晶型,同时也是合成新型多相光助-芬顿催化剂理想的活性组分。     

含硫油品储罐危险性研究

考察不同铁氧化物经过不同时间硫化后生成的FeS的氧化性.氧化性越高,给储罐带来的危险性越大.实验结果表明,氧化倾向及危险性与硫化时间有关,并与FeS的生成方式有关.同一铁氧化物分别经0.5 h和6 h硫化后,后者硫化产物的氧化性要大.这是因为经长时间硫化,H2S气体不仅与表面颗粒分子发生完全反应,而且大量的H2S分子扩散到颗粒的内部,与铁氧化物内部分子充分接触发生反应,即硫化程度较完全,生成较多的FeS.同时说明,硫化时间越长,对储罐构成的威胁越大.经6 h硫化后产物的氧化倾向从高到低依次为Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)3生成的硫化产物.     

炼油设备高温H_2S腐蚀产物自燃倾向及影响因素

利用自制的硫化氧化反应装置,研究了Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3高温H2S腐蚀产物的自热性质,并采用扫描电镜分析了腐蚀产物的表面成分与形态.以Fe2O3腐蚀产物为例,研究了空气流量、环境温度及含水量对硫铁化合物自热性质的影响.结果表明,在环境温度40 ℃、空气流量300 mL/min条件下,3种腐蚀产物的自热性由强至弱顺序为Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4;空气流量、环境温度的提高均会增强硫铁化合物的自热性;含水量低于10%会促进硫铁化合物的氧化反应,水质量分数达到60%氧化反应基本被抑制.     

硫化亚铜强化高铁酸钾去除水中双酚AF的研究

通过研究硫化亚铜(Cu_2S)强化高铁酸钾(K_2FeO_4)对水中双酚AF(BPAF)的降解性能及反应机理,分析了反应初始条件及腐植酸(HA)和共存阴离子的影响,判断该体系下BPAF降解过程起主要贡献作用的氧化物种。研究结果表明:一价铜CuⅠ可与K_2FeO_4发生电子转移反应生成具有更高氧化性能的中间价态铁(五价铁Fe(V)和四价铁Fe(IV)),可使BPAF快速降解。此外,自由基淬灭实验表明:体系中有羟基自由基(HO·)生成并参与BPAF的氧化,但在Cu_2S/K_2FeO_4体系内起主要贡献作用的氧化物种为Fe(V)和Fe(IV)。腐植酸(HA)、碳酸根(CO_3~(2-))及磷酸根(PO_4~(3-))均对Cu_2S/K_2FeO_4体系下BPAF的降解表现为一定程度的抑制。     

硫高温腐蚀及腐蚀产物氧化自燃性的研究

随着炼制原油硫含量的增加,炼油装置的硫腐蚀问题也日益严重.针对硫高温腐蚀状况,用差热-热重分析仪研究硫与Fe(OH)3、Fe2O3和Fe3O4发生硫化腐蚀反应的初始温度,并采用X射线衍射仪鉴定了360 ℃高温无氧条件下硫化腐蚀产物的组成.结果表明,硫与Fe(OH)3、Fe2O3和Fe3O4发生硫化反应的初始温度分别为287.67 ℃、233.34℃和308.47 ℃;高温硫化腐蚀产物主要是FeS2.对硫化产物FeS2进行氧化反应,氧化升温曲线和耗氧曲线表明,硫化腐蚀产物FeS2具有很高的氧化自燃性,在一定条件下能引发油品火灾和爆炸等事故.     

含硫油品储罐腐蚀产物自燃及其防治理论研究

含硫油品储罐内壁腐蚀产物(Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3)与H2S反应生成硫化铁,硫化铁的氧化放热是引起储罐火灾的主要原因.实验模拟了油品储罐中硫化铁的生成,研究了在无氧条件下H2S气体与油品储罐内壁腐蚀产物的反应以及生成的硫化铁在自然环境下的氧化自燃性.结果表明,Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3,以及它们的混合物经硫化后生成的硫化铁具有很高的自然氧化活性,在自然环境中,常温下能迅速和空气中的氧气反应并放出大量的热,热量积聚引起储罐火灾爆炸事故.在实验结论的基础上,提出了一些行之有效的安全防范措施.     

甲基橙废水的常温常压催化湿式氧化实验研究

以Fe、Mn、Cu和Zn的金属氧化物为活性组分,以γ-Al2O3为载体,制备了负载型催化剂,并分别以H2O2和NaClO为氧化剂,对比了在常温常压条件下催化湿式氧化工艺中处理甲基橙模拟废水的效果.结果表明,Fe/y-Al2O3催化剂较其他催化剂表现出较好的催化活性和稳定性,H2O2为适宜的氧化剂.在Fe/γ-Al2O3加入量为10g/L,氧化剂H2O2加入量为5 mL/L的条件下,处理甲基橙质量浓度为500 mg/L的模拟废水,其脱色率和COD去除率在3 h内均能达到70%以上.与传统的Fenton试剂法相比,以Fe/γ-Al2O3为催化剂的催化湿式过氧化氢氧化工艺具有矿化程度高,催化剂易回收再用的优点.     

超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜的微观分析

为了保证超临界锅炉的安全稳定运行,降低检修成本和材料损失,本文借助于SEM、EDS、XRD等手段对超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜形貌、元素构成、物相构成等进行了分析和研究。实验结果表明:超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜较为连续,且与基体结合紧密,其较厚区约540μm,为多层结构,由基体至腐蚀层依次为Cr5S6/Fe S/Cr O2复合层、Fe3O4/Cr O2复合层、Fe2O3层。同时腐蚀层表面存在剥落现象,且腐蚀层内部也有裂纹存在。     

纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性研究

纳米金属氧化物因其独特的性质被应用于很多工业领域,其本身所带来的环境安全问题已受到众多学者的关注。测定了16种纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性效应。结果表明,不同纳米材料对羊角月牙藻生长的96 h半最大效应浓度(EC50)从大到小为ZnO、Pr6O11、Sm2O3、Nd2O3、Co3O4、CeO2、Fe3O4、SnO2、α-Fe2O3、CuO、Cr2O3、γ-Fe2O3、NiO、TiO2、WO3、ZrO2。除Sm2O3、CeO2、SnO2、TiO2和ZrO2外,比较其他11种纳米物质对羊角月牙藻和明亮发光杆菌的毒性效应,发现供试化合物对这两类生物的毒性效应之间存在较好的种间替代关系。同时比较了这两种受试生物间的毒性差异,它们对供试纳米金属氧化物颗粒的敏感性不同,羊角月牙藻对纳米金属氧化物更为敏感,因而提出光照和溶出离子可能是引起纳米金属氧化物对藻和发光菌产生毒性差异的影响因子。