零价铁-Fenton试剂体系降解有机污染物的研究进展

零价铁-Fenton试剂体系在对许多有机污染物有着较好的处理效果的同时,有效地克服了单独零价铁还原与传统Fenton反应的缺点.本文分析了零价铁-Fenton试剂体系的作用机理,总结了零价铁-Fenton试剂体系在处理有机污染物中的新进展,介绍了零价铁-Fenton试剂体系与其他技术联用降解有机污染物的研究成果.并讨论了对该反应有较大影响的几种因素.针对目前的研究中出现的一些问题,结合实际的需要,提出了今后需关注的研究方向.     

零价铁类Fenton试剂氧化降解废水中有机污染物的研究进展

综述了近年来国内外Fe0类Fenton试剂氧化反应降解废水中有机污染物的研究现状,介绍了Fe0-H2O2体系、紫外光-Fe0-H2O2体系和可见光-Fe0-H2O2体系处理有机污染物的机理、特点和效果,并对未来Fe0类Fenton试剂氧化反应体系处理有机污染物的发展前景进行了展望。     

零价铁在废水处理中应用的研究进展

简述了零价铁（ZVI）处理废水的机理。综述了ZVI、纳米零价铁 （nZVI）对焦化废水、军火厂废水、制药废水、橄榄油厂废水、染料废水、含盐类废水及含重金属废水处理的研究进展以及ZVI复合材料处理废水的研究进展。指出将ZVI与超声波、微波及Fenton法等技术联合,形成具有各自优点的新处理技术,将是今后的研究重点。     

零价铁活化过硫酸钠深度处理电镀添加剂生产废水

采用零价铁(ZVI)活化过硫酸钠(PS)产生·SO_4~-,以·SO_4~-为氧化剂深度处理电镀添加剂生产废水。考察了废水p H、n(ZVI)∶n(PS)、c(S_2O_8~(2-))和反应温度对废水COD去除率的影响。实验得出废水处理的最佳工艺条件:废水p H为5.0,n(ZVI)∶n(PS)=1.00,c(S_2O_8~(2-))=15 mmol/L,反应温度为50℃。在此最佳工艺条件下反应60 min,COD去除率达到76.8%,出水COD约为42 mg/L,满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准要求。     

氧化石墨烯-零价铁-聚乙二醇-海藻酸钠凝胶球活化过硫酸钠降解水中的偏二甲肼

以海藻酸钠(SA)、聚乙二醇(PEG)、氧化石墨烯(GO)和零价铁(ZVI)为原料制备了氧化石墨烯-零价铁-聚乙二醇-海藻酸钠凝胶球(GZPS),用于活化过硫酸盐(PDS)降解水中的偏二甲肼(UDMH)。对GZPS进行了表征,并优化了GZPS的制备工艺。实验结果表明:对UDMH去除率影响因素的主次顺序为:w(PEG) w(SA)w(GO)w(ZVI);GZPS的最佳制备工艺为SA、PEG、GO、ZVI的质量分数分别为5%,3%,0.3%,2%;在UDMH质量浓度为100mg/L、PDS加入量为4mmol/L、GZPS加入量为60g/L、反应温度为35℃、反应时间为80 min的条件下,UDMH的去除率达85%以上。GZPS活化PDS降解UDMH的反应符合准一级动力学,Fe溶出量仅为Fe-GO-PDS体系的12.7%,重复使用4次后对UDMH的去除率仍在65%以上。     

非均相催化过硫酸盐氧化技术研究进展

活化过硫酸盐氧化技术因其自由基持续时间长、pH适用范围广、前体氧化剂稳定等优势,在高级氧化技术的开发和应用中备受关注。本文综述了有效活化过硫酸盐的非均相催化材料(金属氧化物、金属基复合材料、碳材料、天然矿物等),探讨了非均相催化剂的不同催化机制及其催化活性、稳定性、可重复利用性等,并在此基础上提出了非均相催化与其他技术(紫外光辐射、超声、热、微波等)联用以提高其处理效率及范围的发展方向。     

零价铁/炭纤维预处理制药废水

以炭纤维为载体,采用电沉积法制备零价铁/炭纤维,考察了零价铁/炭纤维对制药废水COD的去除效果。SEM表征结果显示,炭纤维表面光滑,炭纤维上负载的零价铁呈现大小不一的球状。实验结果表明:在初始废水p H为5、铁碳质量比为2∶1、固液比(固体质量以铁计)为90 g/L、曝气量为80 L/h的条件下,采用零价铁/炭纤维体系处理COD=10 082.63 mg/L、色度为135倍、p H=7.3、SS=250 mg/L、Na Cl质量分数为3.5%的制药废水,COD去除率可达72.79%,出水COD为2 743.48 mg/L,减轻了后续生化处理工艺的进水负荷;零价铁/炭纤维降解制药废水中COD的过程符合三级反应动力学方程。     

SO_4~(2-)/SnO_2-Fe_2O_3-硅藻土固体酸催化剂的制备及其对染料废水的催化处理

以硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法引入金属氧化物SnO2和Fe2O3,制备了二元氧化物复合型SO42-/SnO2-Fe2O3-硅藻土固体酸催化剂。利用该催化剂与H2O2构成非均相类Fenton试剂氧化体系,催化H2O2产生氧化能力极强的·OH,用于处理实际翠蓝废水和模拟亚甲基蓝废水。催化剂的最佳制备条件为:H2SO4溶液的浓度3 mol/L,浸渍时间2.0 h,焙烧温度550℃,焙烧时间3.5 h,焙烧方式为随炉升降温。实验结果表明:采用在最佳工艺条件下制得的催化剂,处理实际翠蓝废水COD去除率可达79.5%、脱色率达99.6%;处理模拟亚甲基蓝废水COD去除率可达83.1%、脱色率达99.6%。     

铁活化过硫酸盐修复石油烃污染土壤的研究进展

分析了Fe~0、Fe~(2+)和Fe~(3+)活化过硫酸盐氧化石油烃的机理,介绍了土壤中石油烃污染物降解的影响因素以及总结了铁活化过硫酸盐修复石油烃污染土壤技术的不足。指出应以铁活化过硫酸盐原位修复作为土壤中高浓度有机污染物的前处置方法,再结合微生物或植物修复等技术,以减少对土壤理化性质的影响;另外,检测仪器的发展有利于土壤修复技术的应用。     

碳材料负载纳米零价铁去除水中土霉素

分别以玉米秸秆和石墨粉为原料制备生物炭(BC)和三维石墨烯(3DG),负载纳米零价铁(nZVI)后得到生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)和三维石墨烯负载纳米零价铁(nZVI/3DG),采用SEM、EDX和XRD进行了表征,并探究了4种材料对土霉素(OTC)的降解性能。表征结果表明,制备的BC具有秸秆原有的壳状结构、孔隙结构;3DG呈絮状结构且孔隙均匀,片层结构丰富;nZVI/BC和nZVI/3DG孔隙中的nZVI粒径为80～90 nm。实验结果表明：BC与nZVI/BC在反应150 min时达到平衡,3DGO、nZVI/3DG在反应420 min时达到平衡;4种材料去除OTC的活性顺序为nZVI/3DG > nZVI/BC>3DGO>BC;在反应时间为420 min、反应pH为4、nZVI/3DG用量为0.20%(w)的条件下,OTC的去除率可达96.19%。     

超声波协同电化学氧化降解苯胺的研究

采用超声波协同电化学氧化法处理苯胺溶液，考察了超声时间、苯胺浓度、溶液pH、电解电压、电解质浓度等因素对苯胺降解率的影响。试验结果表明：在超声波与电化学联合作用下，苯胺降解率随降解时间的延长而提高，苯胺浓度无论是低还是高，声电联合作用完全去除苯胺只需30min左右，电化学单独作用完全去除苯胺约需要120min；苯胺初始浓度较低时，其降解率较高；随着pH的增大，苯胺降解率先降低后提高，pH为10左右苯胺降解率最高；电解质Na2SO4的浓度对苯胺降解率影响不大；电解电压在4～12V范围内，苯胺降解率随电压升高而提高，电压为16V时，其降解率下降。     

电解制备高铁酸盐及其处理苯胺废水的研究

采用双阴极室隔膜电解槽，以平板灰口铸铁为阳极，电解法制备水处理剂高铁酸盐，电解150min，得到浓度为27．1mmoi／L的FeO2^2-。以其氧化降解模拟废水中的苯胺，在pH为5，高铁酸盐相对苯胺过量的条件下，苯胺的去除率接近100％，COD去除率达80％以上。高铁酸盐与苯胺的反应符合一级动力学规律。紫外一可见光谱、高效液相色谱的分析表明，苯胺降解过程中有一系列中间产物生成，最终被矿化成小分子无机物。     

维生素C作为共代谢基质在苯胺废水处理中的应用

将维生素c（Vc）作为共代谢一级基质用于苯胺废水的好氧处理,考察了Vc与苯胺质量比、曝气时间、反应温度对苯胺废水处理效果的影响。在苯胺质量浓度为80mg/L、污泥沉降比（SV30）为10％～15％、Vc与苯胺质量比为1：6、曝气时间为16h、反应温度为30℃的条件下,苯胺去除率最高达99．98％;当苯胺质量浓度为800mg／L时,在常温下连续曝气26h,苯胺去除率为99．99％,达到GB8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准（1mg／L）。     

Si-FeOOH催化臭氧氧化法降解苯胺

通过掺杂Si提高FeOOH的机械强度,制备无定型Si-FeOOH,并用于催化臭氧氧化降解苯胺。考察了n(Si)∶n(Fe)、Si-FeOOH加入量、溶液p H、初始苯胺质量浓度等因素对苯胺去除率的影响,并研究了SiFeOOH的重复利用效果与铁离子的溶出情况。实验结果表明:Si-FeOOH对臭氧氧化降解苯胺具有明显的催化作用,Si-FeOOH催化臭氧氧化对苯胺的降解效果明显高于单独臭氧氧化和FeOOH催化臭氧氧化;在溶液p H为11、Si-FeOOH加入量为1.0 g/L、n(Si)∶n(Fe)=0.55的最佳降解条件下处理初始苯胺质量浓度为300 mg/L的苯胺溶液,降解10 min后,苯胺去除率可达100%;Si-FeOOH催化剂经5次重复使用后,苯胺的去除率仍高达97.8%,且铁离子的溶出量明显低于FeOOH。     

SO42-/SnO2 -Fe2O3-硅藻土固体酸催化剂的制备及其对染料废水的催化处理

以硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法引入金属氧化物SnO₂和Fe₂O₃,制备了二元氧化物复合型SO₄^2-/SnO₂-Fe₂O₃-硅藻土固体酸催化剂。利用该催化剂与H₂O₂构成非均相类Fenton试剂氧化体系,催化H₂O₂产生氧化能力极强的·OH,用于处理实际翠蓝废水和模拟亚甲基蓝废水。催化剂的最佳制备条件为：H₂SO₄溶液的浓度3 mol/L,浸渍时间2.0 h,焙烧温度550 ℃,焙烧时间3.5 h,焙烧方式为随炉升降温。实验结果表明：采用在最佳工艺条件下制得的催化剂,处理实际翠蓝废水COD去除率可达79.5%、脱色率达99.6%;处理模拟亚甲基蓝废水COD去除率可达83.1%、脱色率达99.6%。     

粉煤灰的改性及其对高盐苯胺废水的处理

以盐酸和硫酸作为改性剂,对粉煤灰进行改性。通过正交实验得到最佳改性粉煤灰制备条件为：V（盐酸）∶V（硫酸）=1∶5,浸泡时间6h,活化时间6h,活化温度250℃。在初始苯胺质量浓度为200mg/L、氯化钠质量分数为15%、吸附时间为60min的条件下,采用在最佳条件下制备得到的改性粉煤灰对苯胺进行吸附,吸附量可达4.16mg/g。采用Freundlich方程可更好地对改性粉煤灰吸附苯胺的过程进行拟合。     

纳米零价铁/玉米淀粉的制备及其对Pb2+的吸附

以玉米淀粉为载体,采用液相还原法制备纳米零价铁/玉米淀粉,并用于溶液中Pb2+的去除。采用SEM技术对吸附材料进行了表征。考察了溶液pH、纳米零价铁/玉米淀粉加入量、初始Pb2+质量浓度、反应时间等因素对Pb2+吸附效果的影响。表征结果显示,纳米零价铁/玉米淀粉球体间主要呈链状连接,不仅保持了纳米零价铁的特性,且颗粒的团聚现象明显减少。实验结果表明,在溶液pH 7.0、纳米零价铁/玉米淀粉加入量0.8 g/L、初始Pb2+质量浓度50 mg/L、反应时间60 min的条件下,纳米零价铁/玉米淀粉对Pb2+具有较好的吸附效果,Pb2+去除率为93.17%、吸附量为47.27 mg/g。     

Sodium Persulfate Oxidation for the Remediation of Chlorinated Solvents (USEPA Superfund Innovative Technology Evaluation Program)

This study has been conducted at the University of Connecticut (UCONN) in connection with the USEPA Superfund Innovative Technology Evaluation (SITE) program to evaluate a chemical oxidation technology (sodium persulfate) developed at UCONN. A protocol to assess the efficacy of oxidation technologies has been used. This protocol, which consists of obtaining data from a treatability study, tested two in-situ chemical oxidation technologies that can be used on soil and groundwater at a site in Vernon, Connecticut. Based on the treatability report results and additional field data collected at the site, the design for the field implementation of the chemical oxidation remediation was completed. The results indicate that both sodium persulfate and potassium permanganate were able to effectively degrade the target VOCs (i.e., PCE, TCE and cis-DCE) in groundwater and soil-groundwater matrices. In the sodium persulfate tests (120 hrs), the extent of destruction of target VOCs was 74% for PCE, 86% for TCE and 84% for cis-DCE by Na₂S₂O₈ alone and 68% for PCE, 76% for TCE, and 69% for cis-DCE by Fe(II)-catalyzed Na₂S₂O₈. The results demonstrate the sodium persulfate's ability to degrade PCE, TCE and cis-DCE. It is expected that given sufficient dose and treatment time, a higher destruction rate of the dissolved phase contamination can be achieved. The data also indicates that the catalytic effect of the iron chelate on persulfate chemistry was much less pronounced in the soil-groundwater matrix. This indicates an interaction between the iron chelate solution and the soil, which may have resulted in a lower availability of the chelated iron for catalysis. The study showed that the remediation of the VOCs-contaminated soil and groundwater by in-situ chemical oxidation using sodium persulfate is feasible at the Roosevelt Mills site. As a result, the USEPA SITE program will evaluate this technology at this site.     

磁性膨润土的制备及类Fenton氧化法处理焦化废水

以Al-Fe柱撑膨润土为原料,通过原位氧化沉淀法负载纳米Fe₃O₄颗粒,制备磁性膨润土。采用XRD,SEM,EDS技术对磁性膨润土进行了表征,并将其作为类Fenton反应催化剂对焦化厂二沉池出水（COD为267.6 mg/L、色度为428度）进行了深度处理,探讨了各反应条件对处理效果的影响。实验结果表明：Fe₃O₄颗粒较为均匀地分布在膨润土表面,负载牢固;在H₂O₂加入量70 mmol/L、磁性膨润土加入量0.8 g/L、反应温度30 ℃、初始废水pH 5.0的条件下反应30 h,废水COD和色度的去除率分别达到78.5%和93.4%,COD和色度分别降至57.5 mg/L和28度,满足GB/T 19923—2005《城市污水再生利用 工业用水水质》的要求;磁性膨润土使用4次后,对废水的处理效果仍很稳定。