芬顿氧化技术在废水处理中的进展研究

随着中国水环境形势的日益严峻以及造纸、印染、制药等行业废水排放标准的提高,传统的废水深度处理工艺已经很难满足污染物去除的要求。在查阅大量国内外最新相关技术文献的基础上,介绍了芬顿氧化技术降解废水中污染物的机理,对比了芬顿氧化试剂的浓度、投加量以及反映时间等因素对COD、色度、总磷等水质指标去除率的影响因素,综述了芬顿氧化法在处理焦化废水、印染废水、农药废水、制药废水、造纸废水等难降解工业废水中的应用研究进展。     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

芬顿污泥制备磁性生物炭回用于对硝基苯酚的去除及机制

芬顿/絮凝组合工艺在处理难降解有机物废水时会产生大量的芬顿污泥,会提高废水处理成本,同时也会对环境构成威胁,迫切需要开发一种绿色可持续的方法实现芬顿污泥资源化利用.该研究通过将处理PNP(对硝基苯酚)废水产生的芬顿污泥和污水厂生化污泥共热解,原位制备具有高催化活性的MBC(磁性生物炭),并作为多相芬顿催化剂用于去除PNP,实现“以废治废”.结果表明：当芬顿污泥和生化污泥质量比为1∶1、热解温度为800℃时,制备得到的MBC-800-3催化性能最佳;合适的混合比例可有效避免颗粒聚集,高温形成缺陷结构和多种铁相,为MBC-800-3提供了丰富的反应活性位点;当废水初始pH为3、H₂O₂浓度为60 mmol/L、MBC-800-3投加量为0.4 g/L时,PNP和TOC(总有机碳)的去除率均最高,在催化反应100 min时分别达到98%和62%;酸性条件下,MBC活化H₂O₂产生·OH和·O₂-催化降解废水的有机物,其中,·OH作为主要活性物种,其来源包括均相芬顿反应和非均芬顿相反应...     

微电解芬顿预处理高浓度含氰废水

对含氰废水进行预处理可以减小废水毒性,提高废水的可生化性.本试验采用微电解芬顿预处理高浓度含氰废水,主要考察Fe/C、H2O2的投加量、pH值及HRT对处理效果的影响.通过单因素分析确定了最佳的反应条件:微电解pH=2.5,Fe/C=4∶1,HRT=70min,芬顿pH=4,H2O2的投加量4ml/L,HRT=80min.     

类芬顿催化剂Cu-Co-Fe金属氧化物的制备及其对典型难降解有机物的去除

针对典型难生物降解污染物,为强化其在废水处理中的降解去除,开展了合成类芬顿催化剂及其对安替比林（ANT）及染料降解特性的研究。水热法合成的Cu_1-xCo_xFe₂O₄金属氧化物催化剂是一种具有尖晶石立方结构的磁性材料,比表面积为147.3~187.5 m2/g,饱和磁化值为17.2~62.3 EMU/g。随着Co含量逐渐增加,催化剂的催化活性有明显提高。所得最佳Cu_0.25Co_0.75Fe₂O₄催化剂的适用pH值为7~9,ANT初始浓度为50 mg/L,催化剂投加量为0.7 g/L和H₂O₂投加量为150 mmol/L的条件下,当反应初始pH=7时,对ANT去除率为93.1%;pH=9时去除率达到94.7%。不同类型的难降解有机物,如罗丹明B和酸性橙Ⅱ在该催化剂催化作用下也可实现有效降解。催化剂通过磁性回收再利用5次循环后,ANT去除率仍保持在80%以上,表明催化剂具有较好的稳定性和重复使用性。研究合成的类芬顿催化剂为高效去除废水中的难降解有机物提供了科学依据。     

铁碳-芬顿PAM助凝预处理癸氧喹酯废水的实验研究

本文中对癸氧喹酯废水(pH=3)采用铁碳-芬顿PAM助凝法进行初步处理,并根据小试来确定理论和实际的最佳操作条件(包括药剂投加顺序和投加量、pH值等)。结果表明:(a)癸氧喹酯废水利用铁碳-芬顿PAM助凝法,让废水按铁碳微电解、调酸碱值、芬顿、调酸碱值、絮凝剂助凝的步骤使CODcr得到了一定的降低。(b)理论最佳条件为每L废水加800g填料(质量比1:1)、150mL H2O2、20g FeSO4、5%絮凝剂PAM。(c)实际最佳条件为每L废水加800g填料(质量比1:1)、1%H2O2、2g FeSO4、5%絮凝剂PAM。     

纳滤—光芬顿深度处理树脂废水研究

采用纳滤-光芬顿处理高浓度树脂废水,通过单因素和正交设计研究因素的影响和最佳反应条件。实验结果表明,纳滤-光芬顿技术对该类树脂废水具有较好的降解效果,实验的最佳反应条件为:初始pH值为2.0,30%H2O2的投加量为1mL/L,Fe2+:H2O2(摩尔比)为1:2,最佳反应时间为15min,COD的去除率达到80%,光-芬顿氧化降解树脂废水反应符合三级反应动力学,相关系数R2=0.9947,降解半衰期4.2min。     

芬顿试剂、高锰酸钾对餐饮业废水的预氧化效果研究

以芬顿试剂、高锰酸钾为氧化剂氧化降解餐饮业废水,通过测定COD、BOD5变化来比较氧化效果。在单因素实验的基础上,采用正交实验研究。芬顿试剂的最佳氧化条件是：FeSO4·7H2O投加量为3mmol／L,pH=3,H2O2／Fe^2＋比为3：1,反应时间为120min。高锰酸钾的最佳氧化条件为投加量10mL／L,pH=2,反应时间为60min。研究表明：与高锰酸钾处理的效果相比,采用芬顿试剂,COD去除率可达80％,处理后废水的可生化性大大提高,为进一步的生化处理创造了良好的条件。     

Fe3O4-RGO纳米复合催化剂类芬顿处理垃圾渗滤液

采用共沉淀法制备Fe₃O₄-RGO纳米复合催化剂,并将其应用于类芬顿处理垃圾渗滤液,研究了反应时间、初始pH值、催化剂质量浓度和H₂O₂投加量对Fe₃O₄-RGO纳米复合催化剂类芬顿降解垃圾渗滤液COD去除率的影响。结果表明:反应时间为90 min,初始pH值为3,催化剂质量浓度为1 mg/L,H₂O₂投加量为0.08 mmol/L时,COD去除率达到最大值64.7%。有机物组分对比结果显示,类芬顿反应后垃圾渗滤液中大分子有机物得到较好的降解转化。Fe₃O₄-RGO纳米复合催化剂具有较好的重复利用性,重复使用5次后对垃圾渗滤液的COD去除率仅降低2.3%。     

用于微电子废水预处理的过滤式阴极电芬顿工艺中试

以钢丝网膜组件为阴极构建了过滤式阴极电芬顿工艺,针对微电子废水再生回用预处理开展中试研究。考察了过滤式阴极电芬顿工艺有机物处理潜能,研究了曝气/不曝气、外加电压、Fe2+投加量等运行参数对污染物去除效果及运行费用的影响,在最优工况下开展了连续流中试,并与传统芬顿工艺进行对比。结果表明:过滤式阴极电芬顿工艺能够稳定产生·OH,具备难降解有机物处理潜能。在HRT=120 min条件下,过滤式阴极电芬顿工艺最佳运行工况为:曝气量0.6 m3/h,外加电压3 V,Fe2+投加量0.3 mmol/L。在该工况下处理微电子废水COD、TOC、H₂O₂去除率分别为(73.6±18.3)%、(51.2±12.7)%和(83.7±13.0)%,单位COD处理费用为1.93 元/g COD,有机物去除效果和运行费用较传统芬顿具有显著优势。     

旅客列车集便器废水中抗生素的光芬顿催化降解分析

旅客列车集便器废水中含有一定量生物难降解的磺胺甲恶唑（SMX）抗生素,使用光芬顿法对集便器废水中残留的抗生素进行催化降解,并对其机理进行分析。制备反应催化剂氧基氯化铁（FeOCl）,并利用XRD、SEM、XPS等表征手段证明制备的FeOCl具有典型的长方体形状、层片状结构;实验模拟并对比7种不同催化条件下旅客列车集便器废水中SMX的降解效果,得出最优降解条件为H₂O₂浓度为8 mmol/L,FeOCl粉末投加量为0.2 g/L,SMX初始浓度为0.1 mmol/L;在最优条件下定量分析了体系中H₂O₂和NH₄+-N浓度的变化,及溶液中5种常见阴离子对SMX降解过程的抑制作用,为旅客列车集便器废水中抗生素降解的中试实验提供一定的理论和数据基础。     

光助非均相芬顿体系中羟基自由基的荧光光谱法测定与影响因素研究

以TiO2/Al2O3为载体制备了Fe2O3/TiO2/Al2O3催化剂,建立了三相流化床光助非均相芬顿反应体系.选取香豆素为羟基自由基捕获剂,采用荧光法检测光助非均相芬顿反应体系中产生的活性中间体,发现在体系中有高活性的羟基自由基生成.实验讨论了溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强对光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基生成量的影响.结果表明,以香豆素为羟基自由基捕获剂的实验方法可以较好地检测不同实验条件下光助非均相芬顿反应体系中产生的羟基自由基,且该光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基的生成在30 min内符合零级反应动力学.溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强均对反应体系中羟基自由基的生成存在一定的影响.     

感应电芬顿降解二甲基砷的效果与机理研究

二甲基砷作为甲基砷的主要种类之一,主要由含砷废水的排放和农药滥用进入环境水体,进而严重威胁着人类的健康.通过改进电芬顿反应中Fe~(2+)的投加方式,构建了以铁棒为感应阳极、RuO_2/Ti网为阳极、2个活性炭纤维为双阴极的感应电芬顿体系.为探究感应电芬顿体系对二甲基砷的降解效果与机理,考察了反应过程中初始pH、电流密度、反应物初始浓度等因素对二甲基砷去除效果的影响.结果表明,在初始pH值为3,电流密度为2 m A·cm~(-2),二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1)的最佳条件下,经感应电芬顿反应240 min后,二甲基砷去除率高达94.4%.在此体系中,感应铁电极不断释放的Fe~(2+)与阴极产生的H_2O_2发生电芬顿反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷、As(Ⅲ)和As(V),同时,铁离子水解生成的铁的羟基络合物将二甲基砷、一甲基砷、As(III)和As(V)吸附在其表面,从而达到二甲基砷的高效去除.     

ILs-TiO2光催化性能及其降解含氰废水动力学研究

以低浓度模拟含氰废水为处理对象,研究了自制ILs-TiO2光催化剂的光催化活性,考察了含氰废水的初始浓度、光催化剂投加量、紫外光照强度等条件对降解效率的影响,并初步探讨了其反应动力学。结果表明,ILs-TiO2光催化剂对氰的光催化降解反应符合一级动力学方程,光催化降解速率随氰的初始浓度增加而降低,催化剂的最佳投加量为300 mg/L(以TiO2计),随着光照强度的增加,降解速率增高。     

纳米Fe3C/炭纤维非均相电芬顿降解二甲基砷的研究

针对结构稳定且难以靠常规方法去除的二甲基砷,制备新型负载Fe_3C纳米粒子的炭纤维催化剂,并对其非均相电芬顿降解二甲基砷进行了研究.结果表明,纳米Fe_3C/CF与阴极产生的H2O2发生电芬顿催化反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷和As(V),As(V)可被同步吸附在Fe_3C/CF催化剂表面.通过考察电催化过程中初始p H、反应物初始浓度、电流强度和催化剂投加量等因素对催化氧化DMA效果的影响,表明在初始p H为3,二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1),Fe_3C/CF投量为500 mg·L~(-1)的最佳条件下,经非均相电芬顿反应360 min后,二甲基砷去除率高达96%.     

H2O2预氧化对负载铁制备污泥炭基催化剂效能的影响

以城市污水厂二沉池污泥为原料,考察了不同H_2O_2投加量下污泥预氧化对铁负载污泥形成前驱体及其热解后制得炭基催化剂性能的影响,研究了污泥预氧化对强化铁负载制备均一分散型污泥炭基催化剂的机理.结果表明,污泥预氧化促进了污泥细胞破解,降低了絮体颗粒粒径和表面Zeta电位,使铁负载量增加、铁活性位点在污泥载体上的分散性明显增强,形成炭基催化剂保持着高催化活性,其稳定性显著增加.对模拟含铬黑T染料废水的多相芬顿降解试验说明,当污泥预氧化H_2O_2投加量为2.25%时制备的炭基催化剂,其反应120 min后铬黑T的降解率为91%,略低于未预氧化时污泥炭基催化剂的降解效率(96%);但未预氧化炭基催化剂其反应后溶液中铁离子的溶出量(18.9%)远高于预氧化后形成的催化剂(2.5%),且后者循环3次对铬黑T的降解率仍可达到86%,表现出较强的稳定性.     

零价铁与过硫酸盐异相芬顿降解活性艳橙X-GN

采用零价铁(Fe~0)与过硫酸盐构建异相类芬顿体系,由Fe0腐蚀释放Fe~(2+)催化S_2 O_8~(2-)产生硫酸根自由基快速降解偶氮染料活性艳橙,考察了初始p H值、Fe~0投加量、过硫酸盐投加量和温度对降解过程的影响。结果表明,当活性艳橙初始浓度为100 mg/L、pH值为7、Fe~0投加量为0.5 g/L、过硫酸盐投加量为1 mmol/L和反应温度为30℃时,反应60 min后活性艳橙降解率达到92.6%。酸性条件和提高反应温度均有利反应的进行,而且活性艳橙的降解率在初始pH值为9时也高于90%。反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.0513 min~(-1)(30℃)。UV-Vis扫描显示,活性艳橙的发色基团在反应过程中被破坏。由Fe~0与S_2O_8~(2-)构成的异相Fenton体系可作为一种高效手段用于染料废水的处理。     

类芬顿处理技术研究进展综述

随着工业的迅速发展,产生诸多难降解废水,废水进入环境水体,而存在于环境水体的污水具有难降解、危害大等特点,均会对人类的健康产生危害,因此治理难降解工业废水引起了学者们的广泛重视。类芬顿技术是近年来研究较多的一种高级氧化水处理技术,因其反应效率高、反应彻底、无二次污染的特点成为了研究热点。综述了常用的类芬顿方法研究进展。介绍了光－Fenton法、电－Fenton法、超声－Fenton法、微波－Fenton法、零价铁－Fenton法的反应机理,分析了类芬顿技术的优缺点,总结了在工业废水处理上的应用状况。当前应深入研究类芬顿技术对有机物的降解机理,开发出低成本、高效能的水处理技术。     

均相芬顿氧化技术在废水处理中的应用研究

针对污水处理过程中存在的难降解有机物问题,介绍了芬顿的概念和特点,探讨了均相芬顿氧化在原位产生芬顿试剂的机理及应用.目前均相芬顿氧化技术总体可归纳为超声-芬顿氧化技术、微波-芬顿氧化技术、光-芬顿氧化技术、电-芬顿氧化技术.这些技术的应用能促进有机物的降解,提高芬顿技术的处理效率.通过介绍芬顿氧化技术降解废水中污染物的机理,综述了均相芬顿氧化技术在废水处理中的应用,分析了各种方法的适用范围和优缺点.