二氧化铈纳米催化剂的制备及臭氧化应用

分别以Ce(NO3)3.6H2O和(NH4)2Ce(NO3)6作为铈源,通过简便的化学沉淀法,制备了二氧化铈纳米材料,考察了铈源对所得纳米结构、表面特征的影响。并将纳米材料应用于降解废水用臭氧化催化剂。结果表明,铈源的不同,导致纳米材料的表面态不同,从而引起二者的催化性能具有显著差异。其中,以Ce(NO3)3.6H2O为铈源获得的样品显示了较好的催化活性,以臭氧化反应60 min降解苯酚为例,苯酚降解效率提高了70%,开拓了纳米氧化铈作为臭氧化催化剂的新应用,为臭氧化水处理技术提供了新的选择。     

生物硫铁纳米材料特性分析及其处理高浓度含铬废水研究

研究了硫酸盐还原菌（SRB）生成的生物硫铁纳米材料（纳米硫铁）的特性及其在高浓度含铬废水处理中的应用.采用透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）等测试方法对纳米硫铁特性进行分析,考察了pH、温度、投加量对纳米硫铁处理高浓度含铬废水影响,并与传统含铬废水处理方法进行了效果比较.结果表明,纳米硫铁材料粒径长为45～80 nm,长宽比10～15,其铁硫原子比为1.07～1.11,主要组分为无定形态硫化亚铁（amorphous FeS）和四方硫铁矿(mackinawite).反应体系pH、温度、投加量是影响纳米硫铁去除Cr(Ⅵ)的主要因子,pH越低,温度越高,纳米硫铁投加量越大,对Cr(Ⅵ)的去除速率越快.其中pH值对Cr(Ⅵ)的去除影响最大,在pH=3、 25℃、纳米硫铁与Cr(Ⅵ)摩尔比为1.17/1时,10 min即可使Cr(Ⅵ)浓度0.03 mol/L的废水达标排放.此外,纳米硫铁较市售分析纯硫化亚铁具有处理时间短、投加量少等优点;较传统生物处理（SRB法）具有污泥量少和出水COD低等优点.     

硫铁矿废水处理污泥资源化利用的研究

硫铁矿废水系硫铁矿开采过程中或开采后产生的含铁量高、酸性强的废水,处理过程中会产生大量含铁的污泥。类比工业制备聚合硫酸铁的原料,本文开展以硫铁矿废水处理污泥为原料来制备聚合硫酸铁,从而实现资源化的利用。本实验探讨了以硫铁矿废水处理污泥为原料制备聚合硫酸铁的可行性,确定了酸溶--离心分离去钙--氧化聚合的工艺流程,并通过实验研究了氧化聚合工艺条件的影响。实验结果表明,在反应溶液初始pH为0.8,反应温度为40℃,反应时间为2 h,氧化剂投加量为理论投加量200%的条件下,可制备出品质较高的聚合硫酸铁。     

超声波辅助壳聚糖/零价纳米铁降解酸性品红

用液相还原法制备的壳聚糖/零价纳米铁处理废水中染料——酸性品红,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和紫外可见光谱(UV-vis)等不同表征手段对颗粒物进行晶体结构、形貌与尺寸表征分析.结果发现,壳聚糖可与纳米铁形成稳定的包裹体,从而降低了纳米铁的团聚性并提高了纳米铁的反应性能及抗氧化性.在超声波辅助下,发现壳聚糖稳定纳米铁粒子对酸性品红有降解作用,置于空气中65 d后壳聚糖稳定纳米铁仍具有反应活性.在25℃、壳聚糖稳定纳米铁投加量0.4 g·L-1、溶液pH =4.96、酸性品红初始浓度100 mg·L-1的条件下,反应20 min内对酸性品红的脱色率超过99％,其降解过程符合表观一级反应动力学规律,反应的活化能为55.34kJ·mol-1,说明降解过程是化学控制过程.     

模拟废水中钯的微生物回收及其对亚甲基蓝的催化特性

以粪肠球菌(Enterococcus faecalis)Z5菌株(CCTCC M2012445)为菌种资源,探讨了其在外源电子供体条件下以纳米颗粒形式回收溶液中钯的可能性,研究了工业废液(IW)、废旧电路板(PCBS)和废汽车催化剂(SAC)3种模拟废水中钯的回收率,分析了废水中其它离子对钯回收率的影响.结果表明,粪肠球菌Z5菌株可以从3种模拟废水中回收钯纳米颗粒.X射线衍射和透射电镜分析表明,回收产物为10 nm左右粒径的钯纳米颗粒,主要分布于细胞周质.3种废水中钯的回收率依次为IWSACPCBS,其中吸附率依次为99.8%(6 h)、99.7%(8 h)、90.3%(12 h),还原率依次为99.9%(4 h)、99.9%(6 h)、80.4%(36 h).模拟废水中Pt(Ⅳ)、Ag(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Au(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)对钯的还原和吸附过程都存在影响.具体地,钯的还原效率受影响程度依次为Au(Ⅲ)Pt(Ⅳ)Cu(Ⅱ)Ag(Ⅰ)Fe(Ⅱ).进一步将回收所得的纳米钯掺杂四氧化三铁,可应用于非均相芬顿反应中染料亚甲基蓝降解,80 min内亚甲基蓝的降解率为96.7%,显示出良好的催化性能.     

以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究

为获得多孔纳米CeO₂（氧化铈）,以淀粉为生物模板,以Ce（NO₃）₃·6H₂O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO₂,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD（X射线衍射光谱）、SEM（扫描电镜）、N₂吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO₂进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物COD_Cr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO₂具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO₂的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce（NO₃）₃·6H₂O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO₂.③以不同形貌的CeO₂作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO₂催化性能最佳,COD_Cr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO₂能显著提高废水COD_Cr的去除率.      

用钛白副产绿矾生产高着色力氧化铁黑颜料

用钛白副产绿矾生产高着色力氧化铁黑颜料江苏常熟铁江厂蔡红云，邹月飞目前，我国生产氧化铁黑颜料仍由铁红、铁黄作半成品，然后再加成反应而成，由于我国用铁片法生产的铁红、铁黄所带入的机械杂质多，对铁黑产品的筛余物有较明显的影响，粒度分布也宽，均一性差，着色...     

响应面法优化纳米Fe_3O_4/CaO_2处理含PAEs废水的研究

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)4种邻苯二甲酸酯(PAEs)模拟废水为处理对象,采用纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)与过氧化钙(CaO_2)组成新型非均相类芬顿试剂,研究纳米Fe_3O_4投加量、CaO_2投加量和初始pH值对模拟废水中4种PAEs去除率的影响,并采用响应面法对反应条件进行了拟合与优化。结果表明:纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系能有效降解模拟废水中4种PAEs,其中CaO_2对废水中DMP和DEP具有较强的降解能力,纳米Fe_3O_4可以显著强化CaO_2对废水中BBP和DBP的降解作用;纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系可在初始pH值为中性条件下降解模拟废水中4种PAEs;当纳米Fe_3O_4∶CaO_2∶PAEs摩尔比为2∶5∶1、溶液初始pH值为5时,模拟废水中DMP、DEP、BBP、DBP的平均去除率分别为94.6%、95.7%、68.2%和68.7%。     

利用铁泥或硫铁矿烧渣制取氧化铁颜料

本文详细阐述了铁泥和硫铁矿烧渣的来源及其成分,制备生成优质氧化铁所需的高纯硫酸亚铁溶液的最佳工艺条件.制备氧化铁红工艺流程及最佳控制参数.简述了酸性废水的循环使用.     

微生物协同硫铁矿强化去除水中锑酸盐的性能研究

水体重金属锑（Sb）污染受到越来越多的关注.本研究旨在利用微生物和硫铁矿协同强化去除水中锑酸盐（Sb(Ⅴ））,实验对比了硫铁矿和硫化亚铁在非生物和生物反应体系中对Sb(Ⅴ）的去除效果.结果表明,在非生物（未接种活性污泥）反应体系中,硫铁矿和硫化亚铁对Sb(Ⅴ）的去除效果随运行时间延长而逐渐下降,且在第10个循环硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率仅为14.5%;硫化亚铁相对硫铁矿有较高的Sb(Ⅴ）去除效果.在微生物作用下,硫铁矿和硫化亚铁具有较稳定的Sb(Ⅴ）去除效果,且硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率高于硫化亚铁.通过X射线光电子能谱（XPS）分析证明微生物可加速Sb(Ⅴ）转化为Sb(Ⅲ）,同时生成的Fe(Ⅱ）/Fe(Ⅲ）会促进Sb(Ⅲ）在硫铁矿上的富集沉淀,进而强化Sb从水体中去除.利用Illumina高通量测序揭示了除锑过程中微生物群落结构的时间演替规律,证明Thiobacillus和Sulfurimonas菌属为微生物协同硫铁矿去除Sb(Ⅴ）的优势菌属.研究结果为Sb(Ⅴ）废水修复提供了一种稳定高效的方法.     

铁屑/焦炭/H2O2法预处理焦化废水的试验研究

采用铁屑/焦炭/H2O2法对焦化废水进行处理,通过单因素试验法考察了铁炭比、铁炭用量、H2O2用量、废水pH以及反应时间对处理效果的影响,并确定了最适工艺条件。结果表明,铁屑/焦炭/H2O2法与常规的铁屑内电解法相比,可显著提高焦化废水的预处理效果,并缩短反应时间。铁屑/焦炭/H2O2法处理焦化废水的最适条件为:铁炭比为4,铁炭用量为300mg/L铁屑+75mg/L焦炭,H2O2用量为1000mg/L,pH为3,反应时间20min。在此条件下,COD、色度、NH3-N和CN-的去除效率分别可达61.2%、74.0%、56.2%和74.3%,B/C比由处理前的0.189提高到0.387,处理水可生化性良好。铁屑/焦炭/H2O2可作为焦化废水的一种有效的预处理方法。     

海绵铁感应热固定床对染料废水脱色研究

感应热固定床(IHBF)在有机废水非均相反应中,通过能量靶向作用于磁性滤料微界面,形成固液相界面高温微反应区,实现了有机废水低能耗高效降解.本文探讨了海绵铁感应热固定床处理直接紫D-BL废水的运行条件和机理.结果表明,在进水pH值6~7,水温为30 ℃,HRT为2.08min的条件下,运行30min后脱色率高达93.5%.降解溶液的UV-vis结果表明,直接紫D-BL在554nm和220nm的特征峰消失.通过SEM-EDS技术对Ni-SI降解前后的样品进行表征,结果显示,降解后Ni-SI中的Fe形成了Fe的氧化物和氢氧化物.根据降解、表征分析其反应机理,推断是直接紫D-BL首先吸附在海绵铁颗粒表面,接着铁与水反应产生的H2在Ni的催化和局部高温作用下产生大量的氢自由基,并与直接紫D-BL发生催化还原反应,使得分子中最毒性的共轭双键和苯环断开而降解.此外对酸性黑10B废水、直接大红D-GLN废水和实际染料废水分别进行试验,脱色率分别达到82%、78%、81%左右,表明海绵铁感应热固定床在染料工业废水处理中具有良好的应用潜力.     

铁阳极电凝聚处理活性黑KN-B染料废水动力学分析

采用铁为阳极的原位电凝聚方法处理活性黑KN-B染料废水。以活性黑KN-B在特征吸收波长600nm和255nm的吸光度变化为分析指标,考察了电流密度、染料溶液初始pH值、电介质浓度及种类、温度、染料浓度等影响因素对染料废水脱色过程及脱色速率常数的影响。同时根据化学反应动力学理论对其脱色的动力学过程及脱色机理进行了初步探讨与分析。实验结果表明:染料溶液的脱色反应符合一级反应动力学过程;电流密度、染料浓度、染料溶液初始pH值及电解质的种类及浓度对一级反应速率常数影响显著,而染料溶液温度对一级反应速率常数的影响较小;染料废水的脱色过程是电凝聚和染料还原共同作用的过程。     

水合氧化铁对含磷废水的吸附特性研究

以Fe(NO3)3为前驱物,制备了水合氧化铁吸附剂样品,以NaOH为解吸剂,研究了样品对模拟废水中磷酸根的吸附和解吸性能。结果表明,水合氧化铁对磷酸根有较好的吸附效果;随着pH的降低,水合氧化铁对磷酸根的吸附能力增强,在pH为2时吸附达92.5%;吸附前15 min吸附速率较快,约150 min达到平衡,吸附动力学曲线符合二级动力学模型;用水合氧化铁对初始浓度为50~100 mg/L模拟含磷废水吸附,随着初始浓度的增大,磷的去除率下降;水合氧化铁对磷酸根的吸附等温线较符合Langmuir吸附模型;用NaOH对水合氧化铁行解吸,浓度为40 g/L有最好的解吸率,60 min时达到解吸平衡。     

吸附树脂/铁酞菁对甲基橙的光催化降解

针对铁酞菁在水溶液中易于聚合而降低催化活性,同时在均相光催化体系中分离困难、难以重复利用的问题,将铁酞菁负载在吸附树脂上,制得多相催化剂。该催化剂在可见光的照射下能有效地催化H2O2降解偶氮染料甲基橙。考察了催化剂用量、H2O2投加量、pH值、温度等因素对甲基橙去除效果的影响。结果表明,甲基橙初始浓度为50 mg/L,卤灯功率为100 W,催化剂投加量为1.0 g/L,H2O2用量为0.2 mol/L,pH为3,温度为35℃时,反应10 h,甲基橙去除率达到91%,且催化剂所含铁离子无流失,具有很好的稳定性,可重复使用。     

锐态型纳米TiO_2光催化处理含镉废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,用XRD、SEM对粉体进行表征。在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理废水中的Cd2+。考察反应时间、pH值、废水负荷、催化剂用量等因素对去除率的影响。实验结果表明:纳米TiO2光催化处理含镉废水的去除率高,含镉废水pH值、废水负荷、纳米二氧化钛浓度以及反应时间等因素影响含镉废水去除率。在优化的处理条件中:废水镉浓度为30mg/L,纳米TiO2投加量为3mg/L,含镉废水的pH为10,反应时间为2.5h,废水中镉的去除率可达99.52%。     

纳米TiO_2光催化降解印染废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,并用X射线衍射仪和扫描电镜对制备的TiO2进行结构表征。详细考察了照射时间、废水初始浓度、TiO2用量、pH、光源种类、H2O2、H2O2/Fe2+对实际印染废水的降解效果。研究结果表明:当反应时间为3h时,印染废水COD去除率为95.9%,脱色率达100%;印染废水的脱色率和COD去除率与印染废水的初始浓度成反比关系;TiO2光催化剂最佳用量为80mg/L;印染废水最佳降解的pH为6.0。当添加辅助氧化剂H2O2用量为600mg/L时,能进一步提高印染废水的COD去除率,特别是H2O2和Fe2+共同作用下,COD去除率达到99.%。     

流化床光催化氧化处理印染废水中试研究

设计了1种流化床光催化氧化中试处理系统,制备了一种负载型TiO₂光催化剂.以高压汞灯为光源,选用难降解偶氮染料4BS和高分子化学浆料CMC配制的模拟印染废水为处理对象,考察了初始pH值、初始浓度以及光助催化剂H₂O₂浓度、Fe₃₊浓度对光催化降解效果的影响,并对有关的光催化反应动力学规律进行了探讨.结果表明,本工艺系统对配制的印染废水有较好的处理效果,光照74min色度去除率可超过80%,光照150min COD去除率可超过70%,BOD₅/COD可提高至0.4以上.     

Fenton法处理黄连素废水试验

采用Fenton氧化法处理黄连素成品母液废水,考察初始pH、反应温度、反应时间、c(H₂O₂)以及c(FeSO₄)对处理效果的影响. 通过正交试验分析了该法的作用机理,确定了反应过程中的关键控制因素.结果表明,Fenton法处理黄连素成品母液废水时,影响其COD_Cr去除率的因素依次为反应温度、c(H₂O₂)、初始pH、c(FeSO₄)以及反应时间. 通过单因素试验确定其主要影响因素的最佳水平:初始pH为2,反应温度为40 ℃,反应时间为30 min,c(H₂O₂)为0.24 mol/L,c(FeSO₄)为10 mmol/L. 该条件下COD_Cr和黄连素的去除率可分别达到44.1%和96.2%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由小于0.05提高到0.3,废水可生化性显著提高.      

光Fenton反应的Ce-Fe/Al2O3催化剂制备及性能表征

采用等量浸渍法制备具有相同铁负载量的Fe/Al2O3和Ce-Fe/Al2O3催化剂,以解决光Fenton反应过程中催化剂溶出的问题并提高反应过程的pH值.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氢程序升温还原(H2-TPR)及紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段分别表征催化剂的物相结构、表面形貌、还原性能及光吸收特性,利用媒介黄的光Fenton脱色反应来考察催化剂的活性和稳定性.结果表明,铈掺杂使活性组分Fe2O3分散均匀,有效防止Fe2O3颗粒的长大,增加催化剂对光的吸收,增强催化剂的储氧能力,提高了催化剂的催化活性,降低铁的溶出.该催化剂在pH3.0～6.0条件下,60min内可将100mg/L媒介黄完全脱色,在pH6.0连续使用10次,其催化能力保持稳定.