二氧化锰氧化降解双酚A的动力学

以室内实验方法,在25℃室温下,以二氧化锰为氧化剂,研究了pH4.12的水溶液中双酚A降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.动力学研究采用了批处理实验方法和螺旋盖反应瓶.振荡器反应体系.结果表明,在无二氧化锰的条件下,双酚A的浓度在1周内检测没有明显的变化.在二氧化锰存在的条件下,双酚A对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.pH一定的条件下,当二氧化锰相对过量时,在1小时之内,反应遵循准一级反应动力学,双酚A降解速率随其自身及二氧化锰浓度的增大而增大.随着反应的进行,双酚A的降解速率变慢.反应遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随着溶液pH值由3.5升高至6.6,双酚A的降解速率显著下降.     

桑树杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附

以桑树杆为主要原料,采用氧化和共沉淀法制备桑树杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂,用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、XPS对其进行了表征,研究了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能.探讨了溶液p H值、吸附时间等对吸附效果的影响.实验结果表明,桑树杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂有羟基、羧基、羟基和内酯基官能团的存在;桑树杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂上的铁锰分別以Fe_2O_3和Mn O2的形式存在;相比桑树杆生物炭,桑树杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的最大吸附量提高了33.02%;当溶液p H值为2时,吸附效果最好;准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果最好,当初始浓度为20、50、100 mg·L~(-1)时,拟合的相关系数R~2分别为0.9998、0.9882、0.9829;25℃、35℃和45℃下,Langmuir等温吸附模型拟合的相关系数均为0.9999,对应的最大的吸附量分别为35.93、38.58、48.29 mg·g~(-1).Langmuir等温模型较Freundlich等温模型更适合对Cr(Ⅵ)吸附过程的拟合.热力学参数表明,吸附过程是自发的、吸热的.经过3次的解吸再生,复合吸附剂的再生利用效率为86.80%.     

Fe_3O_4@Graphite电极中性条件下电Fenton降解有机污染物

制备了Fe3O4复合石墨电极(Fe3O4@graphite),通过循环伏安测定,对自制电极的电化学特性进行了表征.在外加电压无隔膜反应池中,基于Fe3O4@graphite为阴极,铂网为阳极,在pH7.0中性条件下,探讨了降解有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)的电Fenton反应特性,结果表明,对1.0×10-5mol.l-1RhB在外加电压6 V和支持电解质Na2SO410 g.l-1条件下,电Fenton反应120 min,RhB降解率达100%.采用过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪测定RhB降解反应过程中H2O2和羟基自由基(.OH)的变化,表明RhB降解过程涉及.OH历程.采用红外光谱分析和TOC测定RhB降解过程中深度氧化变化,表明电Fenton反应条件下,RhB反应过程中其分子结构被破坏,生成羧酸或者胺类小分子化合物,同时180 min矿化率达59.2%,对2,4-DCP而言,240 min降解率为98.6%,14h矿化率为86.8%.     

黑锰矿催化氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物过程及影响因素

自然界中的锰氧化物常与铁氧化物交结伴生,其形成和转化过程相互影响. Mn(Ⅳ)氧化物与Fe(Ⅱ)反应过程已有较多研究,然而有氧环境中低价锰氧化物氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物的过程尚缺乏系统研究.本工作以黑锰矿为例,研究了开放体系中Fe(Ⅱ)在低价氧化锰矿物表面的氧化行为,分析了Fe(Ⅱ)浓度、溶解氧以及pH对Fe(Ⅲ)氧化物形成的影响.结果表明,黑锰矿在氧化Fe(Ⅱ)形成针铁矿和纤铁矿的同时,自身被部分还原释放Mn(Ⅱ).当反应体系pH值为3.0时,溶解氧氧化Fe(Ⅱ)作用弱,主要为黑锰矿氧化Fe(Ⅱ)并在其表面生成针铁矿.当反应体系pH值升高至5.0,黑锰矿催化加速了溶解氧对低浓度(<5.0 mmol·L^-1)Fe(Ⅱ)的氧化并生成水铁矿,随后转化成纤铁矿和针铁矿;Fe(Ⅱ)浓度升高(>5.0 mmol·L^-1),反应初期Fe(Ⅱ)直接被黑锰矿氧化,形成了以针铁矿和少量纤铁矿组成的包覆层,并导致氧化速率减弱,而溶解氧在Fe(Ⅱ)后期氧化过程中发挥了主导作用.这些结果丰富了表生环境铁锰氧化物的形成与共生机理,为土壤矿物形成演化提供了...     

废水中十六烷基三甲基溴化铵的光降解动力学研究

季铵盐类阳离子表面活性剂污染会对水生环境产生不利影响,研究了在紫外灯下以Fe3+为单一催化剂降解水体中阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的降解动力学规律.实验通过测定光降解过程中CTAB质量浓度的变化,研究了Fe3+质量浓度、溶液pH对CTAB降解的影响.初步测定了降解产物,探讨了降解机理.结果表明,CTAB光降解反应符合一级反应动力学规律,在溶液pH值为2.00～3.00时,一级动力学反应常数k受pH值、Fe3+质量浓度等影响,在0.032～0.180min-1之间变化,降解产物主要有HCOOH、CO2、NO-2等,当CTAB初始质量浓度为40 mg·L-1时TOC去除率在3 h达到32%.研究表明UV/Fe3+法可快速有效去除废水中季铵盐类表面活性剂污染物.     

Fe(Mn)OOH催化臭氧氧化水中扑米酮和溶解性有机物(DOMs)

使用碱式共沉淀法成功制备Fe(Mn)OOH催化剂,并且证实Fe(Mn)OOH可以高效催化臭氧降解水中扑米酮(PMD)和溶解性有机物(DOMs).表征分析表明,Fe(Mn)OOH表现出α-FeOOH和MnFe_2O_4两相的特征晶相结构.在相同条件下,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系比单独臭氧、MnFe_2O_4和FeOOH催化臭氧体系表现出更好的扑米酮降解效能.在20 min时,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系可以降解去离子水中97.5%的扑米酮,并且在快速和慢速反应阶段的反应速率常数分别可达0.46044 min~(-1)和0.10723 min~(-1).结果还表明,初始扑米酮和臭氧浓度以及催化剂投量之间的配比关系可能对扑米酮的降解有重要影响.Fe(Mn)OOH催化体系遵循羟基自由基的反应机制,可能是通过促进臭氧快速分解产生大量的羟基自由基,进而提高了水中有机物的降解效能.此外,Fe(Mn)OOH还具有结构稳定,可重复利用性好的优势.     

覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放影响机制

为探讨覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放控制机制,通过室内模拟试验,研究了覆盖Fe2O3、Al2O3、Mn O2等3种氧化物及湖沙、蛭石对洱海沉积物磷释放特征、沉积物磷形态、金属形态及环境因子的影响.结果表明:(1)覆盖不同材料均抑制了沉积物磷释放,Fe组、Mn组、Al组、湖沙组和蛭石组沉积物中TP的Qmax分别减少了40.36%、32.07%、26.25%、11.62%和-7.83%.(2)覆盖材料主要是降低了沉积物中NH4Cl-P、BD-P、Na OH-P的含量,其中覆盖金属氧化物降幅均高于湖沙和蛭石,覆盖Fe氧化物降低幅度最大,覆盖Mn氧化物对Na OH-P降幅较高.(3)覆盖材料通过影响Fe、Al、Mn及TOC在各磷形态中含量,进而控制磷的释放,其中Fe组沉积物BD-Fe和HCl-Fe含量分别增加了23.81%、110.76%,Mn组沉积物NH4Cl-Mn增加110.76%,各组沉积物中Na OH-Al均向HCl-Al转化,且使沉积物TOC含量降低,进而增大沉积物w(TTOC/TP)、w(TFe/TP)、w(TMn/TP)、w(TAl/TP)比值,促进活性磷向惰性磷的转化.(4)覆盖材料通过影响沉积物pH和Eh值,进而影响金属离子形态,控制磷的释放.总体来看,覆盖金属氧化物控磷效果高于非金属无机材料,金属氧化物不仅具有吸附磷等物理作用,而且具有金属离子与磷结合转化磷形态含量的化学作用,进而控制沉积物磷释放,其中Fe氧化物控制效果最高.     

Fenton法降解水中布洛芬

采用Fenton法降解水中布洛芬,考察了H2O2投加量、FeSO.47H2O与H2O2的比值、初始pH、反应时间等因素对布洛芬去除率的影响,通过正交实验确定影响作用大小依次为:[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比>H2O2的投加量>pH值,最佳的反应工艺条件为:H2O2的投加量为3 mL.L-1,[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比为1∶10,反应初始pH值为3,反应时间为40 min.在最佳条件下布洛芬的去除率达到86%以上.同时对布洛芬降解反应动力学进行了研究,发现Fenton降解布洛芬符合二级反应动力学规律.     

红壤中镉的竞争吸持动力学

本文采用流动法研究了竞争性Zn~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+),Na~+离子对红壤中镉吸持动力学特性的影响.实验结果表明:与Cd~(2+)离子等浓度的竞争性Zn~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+)离子的存在,使红壤中镉的吸持量降低,解吸量增加,影响的顺序为:Zn~(2+)≥Ca~(2+)>Mg~(2+)。大量竞争性Na~2+离子的存在,使红壤中镉的吸持量大大降低,解吸量亦降低.用一级反应动力学方程拟合实验数据,结果表明:竞争性Zn~(2+),Na~2+离子对红壤中镉吸持动力学特性影响明显;红壤中镉的吸持为多种化学吸持(高能)与物理吸附(低能)共存,高能吸持的主要贡献来自红壤中游离氧化铁组分对镉的专性化学吸持.     

氯化四(4-磺酸钠苯基)卟啉铁(Ⅲ)催化过氧化氢氧化降解2,4,6-三氯苯酚的动力学研究

用紫外-可见分光光度法研究了水溶性金属卟啉Fe(TPPS)Cl催化H2O2氧化降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的动力学(TPPS为四(4-磺酸钠苯基)卟啉),探讨了反应体系酸度、H2O2/Fe(TPPS)Cl物质的量之比、温度对氧化降解速率的影响,提出了反应机理,建立了反应动力学数学模型.研究结果表明,TCP初始浓度为3.8×10-4 mol.L-1、Fe(TPPS)Cl浓度为4.0×10-5 mol.L-1、H2O2浓度为1.8×10-3mol.L-1、温度为25℃、pH值为6.8、反应时间为90 min时,TCP的降解率可达到99%,其表观活化能为10.96 kJ.mol-1.因此,Fe(TPPS)Cl作为模拟过氧化物酶在催化降解TCP过程中是一种有效的催化剂.     

基于形态学分析红枫湖沉积物中重金属的分布特征及污染评价

采用Tessier连续浸提法对红枫湖沉积物中Cd、Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、Fe、Mn 8种重金属元素进行化学形态分析.应用次生相与原生相比值法(RSP)和次生相富集系数法(SPEF)对沉积物中重金属元素的人为污染进行评价,分析不同评价方法对结果的影响.结果表明:该湖泊沉积物中Mn主要以铁锰氧化物结合态存在,Cd主...     

聚磷氯化铁镁钛混凝剂的制备与表征

铁基混凝剂是重要的水处理剂之一,在混凝过程中扮演重要的作用,但其稳定性差,易发生自聚,形成沉淀、失去混凝效能.因此,制备一种稳定高效的铁基复合混凝剂受到广泛的研究.针对以上问题,本研究提出一种新型稳定的铁基复合混凝剂聚磷氯化铁镁钛(PFMTC)的制备方法.以氯化铁、四氯化钛、氯化镁、磷酸氢二钠为原料,单因素法确定PFMTC最优合成条件为:反应温度为50℃,n(Mg)/n(Fe)为1.0,n(Ti)/n(Fe+Mg)为0.5,n(OH)/n(Ti+Mg+Fe)为0.5,n(PO_4~(3-))/n(Fe)为0.3.Ferron逐时络合比色分光光度法分析PFMTC中Fe的形态;红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜与能谱对PFMTC结构形貌、组成进行表征分析.Ferron逐时络合比色分光光度法研究显示,PFMTC的混凝性能的优劣受混凝剂多因素(温度、Mg、Ti、碱化度与PO_4~(3-))调控,从而影响混凝剂中Fea、Feb、Fec(Fea表示自由离子铁离子与铁的单核羟基络合物; Feb表示一系列铁的多核羟基络合物或称低聚合度铁的无机高分子; Fec表示铁的高聚物和铁的失稳溶胶或凝胶形态)三者含量的变化.表征分析显示,PFMTC是一种多羟基的铁镁钛聚合物,含有的新基团键(如Ti—P—Ti、Fe—P—Fe、Fe—O—Ti),其有助于延长PFMTC分子链提高其分子量; PFMTC结构单元呈现交联紧密的空间立体网状结构,有助于吸附架桥和网捕卷扫,增强PFMTC的混凝性能.     

太阳光/电-Fenton法降解H-acid的表观动力学研究

进行了太阳光/电-Fenton法降解染料中间体H-acid模拟废水的表观动力学研究,通过对不同初始H-acid浓度和Fe2+浓度体系以及不同初始电压浓度体系反应的分析,确定该反应的表观动力学方程和动力学参数,为该技术降解H-acid废水优化反应条件提供了依据.结果表明,在固定初始pH值、支持电解质Na2SO4为0.10...     

水溶液中活性成分对壬基酚聚氧乙烯醚光降解的影响

采用长波紫外灯(UV365)和模拟日光灯研究光化学活性成分对水溶液中壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)光降解效率的影响,并讨论了光降解导致NPEOs成分分布的变化.研究表明,在UV365辐射下,亚硝酸根,Fe(Ⅲ),H2O2和腐殖酸(HA)等的存在对NPEOs96h的降解效率有较明显的促进作用;在模拟日光下,Mn(Ⅱ),Fe(Ⅲ),H2O2等对NPEOs的光降解也有一定的促进,而此条件下HA的存在则表现为对光降解的抑制作用.此外,还考察了NPEOs在不同比例的Fe(Ⅲ)-HA和Fe(Ⅲ)-H2O2复合体系中的光降解效率.除了导致光降解效率的提高外,活性成分的存在也会导致降解后NPEOs成分分布的变化.以在UV365辐射下为例,H2O2(1000 μmol·l-1)或Fe(Ⅲ)(10和100 μmol·l-1)的加入使反应后短链NPEOs所占比例从初始的22.52%明显提高至29.75%,29.89%和51.89%.这种成分分布的变化可能是由于长链NPEOs在降解过程中发生EO链衰减,从而使短链NPEOs成为其降解中间产物;或是由于长链NPEOs比其短链同系物具有更高的敏化降解速率所导致的.     

不同深度脱水污泥的热解特性及动力学分析

选用4种利于深度脱水的复合调理剂(FeCl3/CaO、FeCl3/CaO/煤粉、芬顿试剂(Fe2+和H2O2组成体系)/CaO、芬顿试剂CaO/煤粉)来改善污泥的脱水性能,所得泥饼的含水率为43.7%—56.1%,满足深度脱水的要求.CaO和煤粉的添加能改变污泥的灰分和挥发分含量.与传统聚丙烯酰胺(PAM)脱水污泥的热重分析对比结果表明,由于复合调理剂对EPS的破坏溶解作用,因此对污泥热解性质有较大影响,不仅能前移水分失重峰,还使得热重主要反应阶段峰个数变少.热解动力学计算表明,反应级数在1—2范围内.表观活化能差异表明4种复合调理剂处理后脱水污泥更容易发生热解反应.     

脉冲电晕等离子体降解有毒气体

采用脉冲电晕放电等离子体对化学毒剂模拟剂氯膦酸二乙酯(DECP)进行降解,结果表明,对初始浓度为70 mg·m-3的DECP降解率为96.4%.通过GC-MS和离子色谱分析,其降解产物主要有CHCl2-CH2Cl、CHCl2-CHCl2、二氯膦酸乙酯、HCl和H3PO4,并根据降解产物探讨了等离子体对DECP的降解反应机理.DECP分子中的P—Cl和C—O键断裂促使DECP矿化为H3PO4和HCl,而C—O键断裂形成的乙基与氯自由基反应形成CHCl2-CH2Cl和CHCl2-CHCl2;同时DECP分子中的一个P—O键发生断裂后与氯自由基结合形成了二氯膦酸乙酯.对DECP的反应动力学进行了分析讨论,得到其反应速率常数为0.0516 m.3(W.h)-1.     

μ-H_2O-桥联均相铁(Ⅲ)催化剂的合成及其对邻苯二甲酸二丁酯的降解性能

合成了μ-水桥联的双核铁(Ⅲ)配合物[Fe_2(μ-H_2O)(TS)_4(H_2O)_2]_2Cl_4·4H_2O](μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS)(TS=N,N'-triethylentetramine-salicylideimine;即三乙烯四胺水杨醛亚胺),并以其为催化剂、通过类Fenton反应考察了其对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的催化降解性质.结果表明,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS在可见光条件下即可对DBP进行高效催化降解.采用UV-vis谱监测了μ-H_2O-Fe(Ⅲ)/DBP/可见光体系在加入H_2O_2前后不同时间的光谱,结果表明催化剂的活性位点可能为Fe(Ⅲ)-H_2O-Fe(Ⅲ)中心,形成了有利于H_2O_2活化的Fe(Ⅲ)-H_2O-Fe(Ⅲ)-H_2O_2过渡态,使得·OH可以在可见光作用下便可产生.降解实验研究表明,在pH值3.0—8.0范围内,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS的浓度为1.16—11.56μmol·L-1,H_2O_2的浓度为0.408—40.8 mmol·L-1,μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS/H_2O_2/可见光体系均能在5 min内对浓度为14.39—143.88μmol·L~(-1)的DBP实现近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.μ-H_2O-Fe(Ⅲ)-TS可循环使用,是有优异潜力的水中DBP绿色降解催化剂.     

Ca(OH)_2絮凝沉淀-臭氧氧化垃圾渗滤液生化出水提高反渗透性能

为了提高生化出水的反渗透性能,本文提出采用Ca(OH)_2絮凝沉淀预处理生化出水,再经O_3氧化后,用于反渗透膜的深度处理工艺.研究表明,Ca(OH)_2絮凝沉淀可以有效地去除垃圾渗滤液生化出水中的大分子有机物及Ca~(2+)、Mg~(2+)离子.当废水絮凝沉淀出水的电导率最低时,废水中的Ca~(2+)和Mg~(2+)离子浓度降到最低,同时也去除了较大比例的COD.对电导率最低条件下的Ca(OH)_2絮凝沉淀出水再经O_3处理后,废水中的Ca~(2+)和Mg~(2+)离子浓度和COD进一步降低,其反渗透膜通量比MBR出水的通量增高25%—35%,膜污染明显减轻,可延长膜清洗周期.臭氧氧化Ca(OH)_2絮凝沉淀出水涉及到臭氧分子直接氧化和氢氧根催化臭氧氧化两种机理,但前者起主导作用.臭氧氧化处理进一步降低了废水中的COD和Ca~(2+)、Mg~(2+)离子浓度,是提高反渗透膜通量的主要原因.     

介质阻挡放电对水中双氯芬酸钠的降解

本实验采用介质阻挡放电方法降解水溶液中的双氯芬酸钠,考察了初始浓度、Fe2+、腐植酸、硝酸根离子对双氯芬酸钠降解的影响,及降解过程中溶液TOC含量和UV的变化,并初步探讨了其降解动力学.结果表明,双氯芬酸钠在介质阻挡放电反应器中的降解符合一级反应动力学.对于初始浓度为10mg·1-1、20 mg·1-1和30 mg·1-1的双氯芬酸钠,降解率随着初始浓度的增加而降低.影响因子腐植酸和硝酸根离子的添加均能显著提高双氯芬酸钠的降解率,但相同实验条件下,亚铁离子的添加抑制了双氯芬酸钠的降解,当Fe2+添加量为1.0 mmol·1-1时,双氯芬酸钠的降解率仅为74.94%.降解过程中溶液TOC的含量减少缓慢,TOC残留含量仅从13.69 mg·1-1降为11.1 mg·1-1,可见双氯芬酸钠的矿化程度不高,而双氯芬酸钠的紫外-可见吸收光谱在吸收波段递减,介质阻挡放电对双氯芬酸钠有稳定的降解效果.     

Ce3+复合聚合硫酸铁絮凝剂的光谱分析及处理油田废水性能研究

以FeSO.47H2O为原料,NaClO3氧化法制备出聚合硫酸铁,并用Ce3+与其进行复合得到复合絮凝剂.运用紫外光谱及傅里叶红外光谱对絮凝剂样品进行了表征,并通过CODCr去除率和浊度去除率考察了絮凝剂处理油田废水的性能.结果表明,Ce3+与聚合硫酸铁复合以后,Ce3+与聚合硫酸铁中的羟基作用形成了新的化学键Ce—OH—Fe,实现了Ce3+与聚合硫酸铁的成功复合.该复合絮凝剂对油田废水的处理效果均优于聚合硫酸铁,当复合比为1.5%时处理效果最好,CODC r去除率和浊度去除率均接近或高于90%,表现出良好的应用前景.