N原子杂化石墨烯高效活化过一硫酸盐降解RBk5染料废水

过硫酸盐高级氧化技术使用过程中,活化剂的大量流失与其环境二次危害是影响该技术应用的主要限制因素.针对这一问题本研究采用改进的Hummers法结合水热法制备环境友好型的N原子掺杂石墨烯作为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)降解活性黑5(RBk5)染料.利用傅立叶红外光谱,X-射线光电子能谱,拉曼光谱和透射电子显微镜对N原子掺杂石墨烯进行表征.对催化剂催化性能进行研究,考察了初始p H、催化剂投加量和PMS投加量等因素对降解过程的影响.结果表明,N元素掺杂能够有效提升石墨烯材料的PMS催化活性,且活性受N掺杂比例影响较大;废水的初始p H对降解效率无明显影响.催化剂投加量为1. 5 g·L-1,PMS投加量为0. 3 g·L-1的条件下,反应25min后RBk5染料废水的降解率可达到99%以上,反应过程符合一级反应动力学.自由基猝灭实验显示,N掺杂石墨烯/PMS体系降解RBk5为表面反应,SO4-·和·OH为降解RBk5的主要自由基.循环实验证明催化剂稳定性能良好.     

基于PMS的Cr(VI)-染料复合废水协同处理效果及机理

通过投加过一硫酸盐（PMS）探讨其协同处理偶氮染料金橙Ⅱ（AO7）及Cr（VI）的可行性、影响因素及机理.结果表明,体系可以在有效去除AO7的同时降低Cr（VI）浓度,120min时降解率分别达到97.9%及22.1%;随着初始pH值降低AO7降解及Cr（VI）去除效率逐渐升高;AO7的降解主要是由于Cl^-与PMS反应产生的氧化性物质HClO以及PMS投加创造的酸性条件使得Cr（VI）具有强氧化性的共同作用,其中起主导作用的是HClO;Cr（VI）的转化是由于自身与AO7发生氧化还原反应导致.本研究可以为复合污染废水的处理提供理论依据.     

赤泥活化过一硫酸盐降解环丙沙星:性能和机制

为提高赤泥的综合利用及抗生素有机废水的深度处理,以赤泥(red mud,RM)为催化剂、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)为目标污染物,系统研究了RM活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解CIP的效果和机制.结果表明,含有Fe、Al和Ca等金属氧化物,具有较大比表面积(10.96 m²·g^-1)和复杂孔道结构的RM能够有效增强PMS对CIP的降解速率和效果.自由基捕获剂甲醇、叔丁醇和苯酚的抑制实验结果进一步说明,体系产生的SO^-₄·和HO·在RM表面与CIP发生氧化反应.温度、PMS浓度和RM投加量影响CIP的降解.温度升高反应速度加快,反应活化能为5.74 kJ·mol^-1; PMS浓度增加,体系产生更多SO^-₄·和HO·,CIP的降解率升高; RM存在最佳投加量1.0 g·L^-1. HPLC/MS/MS共检测到8种降解产物,CIP分子中的哌嗪环易受活性物质进攻,CIP主要...     

催化氧化—碱渣回流深度处理高浓度染料废水

在多种酸碱染料废水进行混合、中和的基础上,以铁屑为催化剂,H_2O_2为氧化剂,控制适当的pH,进行催化氧化,破坏染料分子结构,再辅以石灰碱渣回流中和,炉渣过滤,出水中有机质和色度均可大幅度下降,COD_(cr)的去除率>95％,色度去除率>99％。     

铁改性掺氮碳纤维活化过一硫酸盐降解双酚A

通过静电纺丝制备了 Fe和N掺杂改性的碳纳米纤维(Fe-N-CNF),研究了该催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A(BPA)的性能.以聚丙烯腈为前驱体通过添加FeCl3、尿素、NH4Cl、均苯四甲酸二酐等配制溶胶进行静电纺丝,预氧化并高温碳化后获得Fe-N-CNF,研究了 Fe-N-CNF投加量、PPMS投加量、溶...     

活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展

高级氧化技术是一种以产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄?·)来降解环境有机污染物的技术. 近年来,通过活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)而产生SO₄?·的高级氧化技术受到了广泛关注. 与基于·OH的传统高级氧化技术相比,基于SO₄?·的高级氧化技术具有氧化还原电位高、半衰期长、适用pH范围广和对污染物反应快速等优点. 本文从活化PMS方法的特点和性质出发,对目前活化PMS技术降解环境有机污染物的主要方法和活化机理进行了论述,活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等,活化PMS的机制是通过活化方法使其分子结构中的O—O键发生断裂,从而使PMS分解形成SO₄?·或其他的活性物质. 此外,分析了活化PMS降解环境有机污染物的主要影响因素,其中影响均相系统PMS活化的因素包括过渡金属剂量、pH和水中阴离子等,过量的PMS和过渡金属可能成为SO₄?·的抑制剂,pH不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用,还影响过渡金属种类的形成及其与氧化剂反应的有效性,而水中阴离子会与有机化合物竞争和SO₄?·发生反应. 最后,提出未来研究重点应在开发稳定高效活化PMS的金属氧化物、碳质材料,以及使用多种处理技术协同作用上,同时应加强对活化PMS技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析的研究.      

染料中间体废水的催化臭氧化预处理

自制了２种高活性的催化剂Ｍｎ－０２和Ｆｅ－Ｎｉ－Ｕｒｅａ,并对典型染料中间体废水－吐氏酸废水进行金属催化臭氧化预处理。对初始ＣＯＤ浓度约为１５００ｍｇ／Ｌ的废水,当臭氧投加量为０．８２ｇ／Ｌ时,ＣＯＤ去除率大于５０％,其臭氧化指分别为１．４４和１．０７,而相应的空白则为１．９０。     

生物炭基材料活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究进展

水体中难降解有机物对人体和生态环境存在潜在威胁,开发高效、环保和低成本的催化体系对修复此类废水具有重要意义.生物炭基材料-过硫酸盐高级氧化体系在污水处理领域有广阔的应用前景,为了进一步明确生物炭基材料活化PMS(过一硫酸盐)降解有机污染物的性能及微观机制,综述了生物炭、(非)金属元素掺杂生物炭和金属氧化物-生物炭复合材料3种典型生物炭基材料活化PMS降解有机污染物的催化活性及界面反应机制.结果表明:生物炭基材料表面催化位点(如含氧官能团、缺陷、持久性自由基、金属原子等)可通过自由基或非自由基方式促进PMS活化,进而促进SO₄-·(硫酸根自由基)、·OH(羟基自由基)和O₂-·(超氧自由基)等活性物种的产生,最终增加相应体系的催化活性;使用(非)金属元素掺杂或者负载金属(氧化物)能够显著改变生物炭电荷分布和活性位点,进而增加生物炭基材料的催化活性.但目前的研究仍存在一些不足,如多种活性位点在生物炭基材料活化PMS过程中的协同作用机制尚不明确,杂原子共掺杂生物炭或生物炭负载单原子催化剂在PMS体系中的催化活性及机制、自由基/非自由基方式的协同作用机制也兹待研究.此外,污染物自身结构特性对生物炭基材料催化活性的影响机制也有待进一步探讨.      

硼-氮共掺杂中空碳纳米纤维的制备及其活化过一硫酸盐降解双酚A的性能研究

碳材料由于良好的稳定性、无二次污染、高的比表面积等特性,近年来作为催化剂广泛应用于水处理领域.本文以金属有机骨架(MOFs)材料作为前驱体,通过静电纺丝+热解的方法制备了硼-氮共掺杂的中空碳纳米纤维(B-HCNFs),并利用X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显...     

Treatment of anthraquinone dye wastewater by hydrolytic acidification-aerobic process

Experiment on microbial degradation with two kinds of biological process, hydrolytic acidification-aerobic process and aerobic process was conducted to treat the anthraquinone dye wastewater with CODc, concentration of 400 mg/L and chroma 800. The experimental result demonstrated that the hydrolytic-aerobic process could raise the biodegradability of anthraquinone dye wastewater effectively. The effluent CODc, can reach 120-170 mg/L and chroma 150 which is superior to that from simple aerobic process.     

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.     

活性碳纤维-过硫酸盐体系处理焦化废水生化出水的实验研究

采用活性碳纤维（ACF）活化过硫酸盐（PMS）深度处理焦化废水生化出水,并考察了PMS浓度、ACF投加量、pH值对焦化废水生化出水中COD和色度去除效果的影响.结果表明,ACF/PMS体系比ACF/PS体系更能有效去除焦化废水中的有机物和色度.在PMS浓度为8.0 mmol·L^-1、ACF投加量为4.0 g·L^-1、pH约为8.0、温度为30 ℃的条件下,反应120 min后焦化废水生化出水中COD和色度的去除率分别达到88.7%和91.2%.ACF表征分析和重复利用实验结果说明,ACF具有较好的吸附和催化性能,且重复使用稳定性较好.自由基鉴定实验表明,SO₄^-· 和·OH均为反应体系中起主导作用的活性自由基.三维荧光光谱显示,焦化废水生化出水中的类富里酸和类腐殖酸物质可被有效降解转化为小分子物质.     

活性污泥处理偶氮染料废水过程中胞外聚合物特性研究

采用序批式反应器(SBR)考察了偶氮染料浓度对活性污泥的污染物去除性能及胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的影响.结果表明,COD、染料及营养物的去除率均随着进水染料浓度的增加而下降,但进水染料浓度对EPS的影响却呈现不同的趋势.当进水染料浓度为5 ～40 mg·L-1时,EPS含量随着染料浓度的增加而增加;当进水染料浓度超过40 mg·L-1时,EPS含量却随着染料浓度的增加而减少.染料的加入导致活性污泥EPS中蛋白质的含量增加,且其变化趋势与EPS变化一致;EPS中腐殖酸的浓度低于蛋白质浓度;而EPS中多糖的浓度最低,为8 mg·g-1.三维荧光光谱结果显示,不同染料浓度下EPS荧光吸收峰数量及位置相同,分别为类蛋白峰(λEx/λEm=240 nm/375 ～394 nm)和类富里酸类峰(λEx/λEm =270 nm/410～416 nm),但两个吸收峰的荧光强度不同.     

Efficient treatment of azo dye containing wastewater in a hybrid acidogenic bioreactor stimulated by biocatalyzed electrolysis

In this study, a novel scaled-up hybrid acidogenic bioreactor(HAB) was designed and adopted to evaluate the performance of azo dye(acid red G, ARG) containing wastewater treatment. Principally, HAB is an acidogenic bioreactor coupled with a biocatalyzed electrolysis module. The effects of hydraulic retention time(HRT) and ARG loading rate on the performance of HAB were investigated. In addition, the influent was switched from synthetic wastewater to domestic wastewater to examine the key parameters for the application of HAB. The results showed that the introduction of the biocatalyzed electrolysis module could enhance anoxic decolorization and COD(chemical oxygen demand) removal. The combined process of HAB-CASS presented superior performance compared to a control system without biocatalyzed electrolysis(AB-CASS). When the influent was switched to domestic wastewater, with an environment having more balanced nutrients and diverse organic matters, the ARG, COD and nitrogen removal efficiencies of HAB-CASS were further improved, reaching 73.3% ± 2.5%, 86.2% ± 3.8% and 93.5% ± 1.6% at HRT of 6 hr, respectively, which were much higher than those of AB-CASS(61.1% ± 4.7%,75.4% ± 5.0% and 82.1% ± 2.1%, respectively). Moreover, larger TCV/TV(total cathode volume/total volume) for HAB led to higher current and ARG removal. The ARG removal efficiency and current at TCV/TV of 0.15 were 39.2% ± 3.7% and 28.30 ± 1.48 m A,respectively. They were significantly increased to 62.1% ± 2.0% and 34.55 ± 0.83 m A at TCV/TV of 0.25. These results show that HAB system could be used to effectively treat real wastewater.     

辉光放电等离子体降解模拟染料废水的研究

用辉光放电等离子体技术对伊红B模拟染料废水降解进行了研究.借助紫外光谱和荧光光谱分析其降解过程,用酸度计测定了降解液pH的变化,用原子力显微镜观察了降解过程中伊红B的形貌并初步探讨了降解机理.结果表明,伊红B被降解为CO2、H2O和简单无机盐;在波长为513 nm时,降解110 min后,脱色率达到95%;反应后降解液pH降低,说明反应过程中有羧酸类物质生成.通过吸光度值计算得到了动力学常数k=0.0206 min-1,降解过程符合一级反应动力学特征.     

纳米铜复合材料催化还原染料废水的研究

以铜的有机金属框架为铜源前驱物,酚醛树脂为碳源,合成了多孔碳层支撑的Cu/Cu2O/C非贵金属复合材料.负载的Cu/Cu2O颗粒粒径在40nm左右,多孔碳层的高孔隙结构有利于Cu/Cu2O颗粒与目标物充分接触.将Cu/Cu2O/C作为催化剂用于水中多种染料类污染物(邻硝基苯、亚甲基蓝和罗丹明B)的催化还原反应中,材料重复利用5次后,目标物的降解率仍在99%以上,催化剂表现出了良好的催化活性和稳定性.     

厌氧折流板反应器处理难降解黄连素废水的研究

试验研究了4格室厌氧折流板反应器(ABR)处理浓度为50~300mg/L的难降解黄连素废水,包括启动实验和后续操作运行,共计175d,其中启动运行80d,反应温度控制在(32±1)℃.结果表明,采用低黄连素负荷的方法驯化污泥,其启动过程比较快, ABR反应器污泥经过80d的驯化培养后,微生物对黄连素具有一定的适应性;启动后逐渐提高进水黄连素浓度,最高达到300mg/L,当进水黄连素浓度为120mg/L时, ABR反应器的处理效果最好,COD和黄连素的去除率分别达到70%和95%左右,此时各格室污泥平均浓度分别达到24.06,24.76,27.76, 6.4g/L,污泥外观呈红褐色和黑色.