UV增强Fe2+活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

文章研究了紫外光(UV)辐射对微量Fe~(2+)活化过硫酸氢钾(PMS)降解罗丹明B(RhB)的增强作用以及其反应机理。考察了初始pH值、Fe~(2+)投加量、PMS初始浓度和RhB初始浓度等参数对UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的影响。对反应体系中的活性自由基、水中常见离子和腐殖酸对反应体系的影响以及RhB的矿化情况进行了探究。结果表明,在溶液体系pH值为3、Fe~(2+)投加量为50μmol/L、PMS浓度为500μmol/L的最佳条件下,10 mg/L RhB在体系反应10 min时降解率达到99%。自由基猝灭实验表明了硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB分子的活性自由基,硫酸根自由基起到主要作用。水体中常见的碳酸氢根离子和腐殖酸在低浓度会促进降解而高浓度则抑制降解,氯离子则抑制降解反应。对TOC进行分析,60 min时RhB的矿化度达到48%。通过评估UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB,验证了UV辐射对降解反应的增强作用,表明了UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的有效性。     

活性炭催化过硫酸钠降解金橙G动力学

采用颗粒活性炭(granular active carbon,GAC)催化过硫酸钠(sodium persulfate,PDS)产生具有强氧化性的硫酸根自由基,以偶氮染料金橙G(orange G,OG)为目标污染物,研究了其降解过程及动力学.结果表明,GAC/PDS体系能通过氧化作用有效地去除金橙G,其中氧化降解速率主要与PDS投量、GAC投加量、溶液的初始浓度及反应温度有关,升高温度和GAC投量可以显著地加快OG的降解.且在初始浓度为0.050～0.125 mmol·L-1、pH值为5.0、n(PDS)/n(OG)为10/1～160/1、GAC投量为0.1～1.6 g·L-1、温度为298～338 K的实验范围内,反应的氧化降解符合一级动力学模型且与实验值吻合良好.另外还对GAC重复使用之后的催化效果进行了初步考察.     

羟胺强化亚铁活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的研究

采用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过硫酸盐(PS)体系降解对乙酰氨基酚(ACT),考察了Fe~(2+)、PS、HA投加浓度以及反应初始pH值对ACT降解效果的影响.结果表明,在反应时间为30 min,亚铁浓度为0.05 mmol·L~(-1), PS浓度为0.8 mmol·L~(-1)和初始pH为3.0的条件下,0.5 mmol·L~(-1) HA可将ACT的去除率从13%提高到90%.适量增加Fe~(2+)或HA浓度可以提高ACT的降解率,但是过高的Fe~(2+)和HA浓度会抑制ACT的降解.ACT的降解率随着PS浓度升高而提升,当PS浓度达到1.2 mmol·L~(-1)时,30 min内ACT几乎可以完全降解.ACT的降解效果随着pH的升高而降低.EPR实验表明Fe~(2+)/PS/HA体系中主要的自由基是SO■和HO~·.Na_2SO_3、NaNO_2和Na_2S_2O_3等常见的还原剂均能够强化Fe~(2+)/PS体系对ACT的降解效果,但是其对Fe~(2+)/PS体系的强化效果均比HA低.     

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。     

树脂负载草酸铁光助类芬顿降解水中孔雀石绿

为了强化多相类芬顿反应的速率,在可见光下采用以草酸盐为配体的三价铁草酸络合物(Fe~(3+)C_2O_4/R)为催化剂催化过氧化氢降解水中孔雀石绿.结果表明,与Fe~(3+)/R相比催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R具有更强的催化活性,能强化羟基自由基(·OH)的产生. 过氧化氢的初始浓度越高,反应速率越快,反应遵循一级反应动力学,反应速率常数与过氧化氢浓度具有很好的相关性.在pH值3～9的范围内,催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R都能有效地对MG进行降解,最佳pH值为6.随着催化剂投量的增加,MG的去除效率明显提高.随着MG初始浓度的增加,MG的去除也由吸附为主转化为以氧化为主,但总体影响不大.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明铁在树脂表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.反应中的氧化活性物种是羟基自由基和高价态铁同时共存.     

零价铝/酸/氧体系H_2O_2积累对降解活性黑5效果的研究

研究了铝粉投加量、初始pH、多金属氧酸盐(POM)及Fe~(2+)添加对零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度的变化和染料降解的影响。研究表明,不同条件下H_2O_2浓度变化呈现出一定规律性。在初始阶段,H_2O_2浓度逐渐上升,达到最大值后开始下降,最终浓度值趋于稳定。增加铝粉的投加量有助于提高零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度;酸性越强,H_2O_2产生量越多,浓度达到最大值时所用的时间也越短;在实验研究的POM浓度范围内,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度随着POM的添加而增大;Fe~(2+)能与H_2O_2发生芬顿反应,产生·OH,因此,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2的积累量随着Fe~(2+)浓度的升高而降低,而活性黑5的降解率却随着Fe~(2+)浓度的升高而升高。     

Fe2+催化过碳酸钠降解水体中的磺胺二甲嘧啶

研究了过碳酸钠(SPC)在Fe~(2+)催化作用下对磺胺二甲嘧啶(SMT)的降解作用,探究了Fe~(2+)和SPC的初始浓度及溶液初始p H对Fe~(2+)/SPC体系降解磺胺二甲嘧啶的影响,分析了体系中起主要作用的活性物种,并采用HPLC-MS/MS技术鉴定其降解的主要产物并提出可能的降解途径.结果表明,适当提高Fe~(2+)与SPC初始浓度可以提高磺胺二甲嘧啶的降解率,但超过一定范围后反而会抑制其降解,实验中Fe~(2+)/SPC/SMT的最佳物质的量比为15∶10∶1,此时磺胺二甲嘧啶的降解率可以达到84%;溶液初始p H的提高会抑制磺胺二甲嘧啶的降解,但抑制幅度不大,即使在偏碱性条件下仍能达到75%的降解率;Fe~(2+)/SPC体系中主要活性物种是HO·;磺胺二甲嘧啶可能的降解途径有3种,主要包括苯环相连N原子的羟基化、磺酰胺键[S—N]的断裂及分子间重排脱SO2.     

UV/PMS降解水中罗丹明B的动力学及反应机理

采用紫外(UV)活化过硫酸氢钾(PMS)产生强氧化性硫酸根自由基(SO_4~·-)降解人工染料罗丹明B(RhB).考察了溶液初始p H、氧化剂剂量、RhB初始浓度、天然有机物(NOM)、Fe~(2+)浓度、自由基淬灭剂(甲醇和叔丁醇)及水体中常见阴离子对降解效果的影响,并探测反应体系中生成的无机阳离子及小分子有机酸的种类和浓度.结果表明,降解反应遵循准一级反应动力学,其降解速率受到溶液初始pH的显著影响,当溶液酸性越强或碱性越强时,RhB的降解效果越好,且酸性条件下降解效果优于碱性条件.同时,加大氧化剂剂量及降低底物浓度也会对RhB的降解起促进作用.体系中投加过渡金属Fe~(2+)可显著促进RhB的降解效果,当Fe~(2+)与PMS的浓度比为1∶1时,降解效果最佳.水体中的NO_3~-对RhB的降解有着显著的促进作用,而H_2PO_4~-、C_2O_4~(2-)、Cl~-和NOM则对RhB的降解有抑制作用.采用离子色谱分析了UV/PMS体系降解RhB所产生的NH_4~+,以及甲酸、乳酸、乙酸和草酸,推测RhB在UV/PMS体系中的降解主要是通过共轭结构的破坏、N-位脱乙基并伴有苯环结构的破坏进行的.综合分析表明,UV/PMS工艺可有效运用于罗丹明B污染水体的修复处理过程.     

UV-Fenton体系处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

采用紫外(UV)耦合Fenton反应产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中的难降解污染物.考察了初始pH值、双氧水和二价铁(Fe~(2+))投加量对污染物去除效能的影响,并采用醇类猝灭实验和三维荧光技术解析了体系产生的主要活性氧物种及其腐殖质的降解机制.结果表明,UV-Fenton体系可协同、有效地处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中的污染物.增大双氧水和二价铁投加量可提高体系降解有机物的能力与反应速率,初始pH值为3.0时有机物降解效果最佳,中性与碱性环境均会显著抑制体系对有机物的降解.在H_2O_2投加量为0.084 mol·L~(-1),Fe~(2+)投加量为0.056 mol·L~(-1),初始pH值为3.0的条件下,渗滤液尾水COD去除率与反应速率常数最终分别为77.22%和0.04679.经UV-Fenton体系处理后,得益于体系主要的活性氧物种·OH与O■对渗滤液尾水中芳香类有机物质的有效降解,同时,可见区荧光峰值降低了51.00%,紫外区荧光峰值先增大后减小.因此,渗滤液中大分子物质大幅减少,小分子物质相对增多.     

热激活过硫酸盐氧化降解水中双酚A

应用热激活过硫酸盐降解水中双酚A(BPA)并分析初始底物浓度、过硫酸盐投加量、温度、初始pH以及常见的过渡金属物质(Ni_2O_3、Fe~0、Fe~(2+))对降解效果的影响.结果表明:热激活过硫酸盐降解双酚A符合拟一级反应动力学(R~20.96)和符合阿伦尼乌斯模型(R~20.95);表观速率常数k_(obs)与初始底物浓度呈负相关,与过硫酸盐投加量、温度、初始pH呈正相关,计算出的反应活化能为146.64kJ/mol;过渡金属物质的投加可以大幅促进双酚A的降解,[Fe~x]_0(Fe~(2+)、Fe~0):[PS]_0=1:2时,降解效果最佳.     

UV/H_2O_2工艺降解微囊藻毒素-LR

采用UV/H2O2联合工艺,研究了光强、初始浓度、H2O2投加量、pH及阴离子对微囊藻毒素-LR (MC-LR)去除率的影响.结果表明,单独H2O2对MC-LR基本无去除效果;单独UV工艺可以一定程度上降解MC-LR;而UV/H2O2联合工艺由于发生协同作用明显提高降解效率.试验发现,随着光强的增大,MC-LR的去除率不断提高;随着MC-LR初始浓度的增大,其去除率不断降低;随着H2O2投加量的增大,降解速率常数逐渐增大,当H2O2投加量由1 mmol/L增大到3 mmol/L时,降解速率常数由0.0844上升到0.1664;当pH为3.13时,在相同条件下MC-LR的去除效果最好;阴离子的投加不利于MC-LR的降解,其中CO2-3、NO-3影响最大.     

石墨烯负载铁锰氧化物活化过一硫酸盐降解金橙G

利用水热法制备了rG-MnFe_2O_4活化剂,通过TEM、XRD、FT-IR、Raman等手段对活化剂进行了系统表征,通过其对偶氮染料OG的降解实验评价了rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果,同时考察了PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量、初始pH、Cl~-浓度对OG降解效果的影响.结果表明,当rG-MnFe_2O_4投加量为0.3 g·L-1,n(PMS)∶n(OG)=40∶1时,rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果显著,反应27 min时,OG降解率为100%,并且随PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量的提高,OG降解效率明显增加.初始pH对OG降解有较大影响,pH=5.00时效果最好.Cl~-对活化降解OG具有促进作用,Cl-浓度越高,OG降解得越快.r G-MnFe_2O_4在重复使用5次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱和气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程进行分析,表明OG分子中的萘环结构和偶氮键均被破坏,并检测出主要降解产物有对硝基苯酚和邻苯二甲酸;且rG-MnFe_2O_4/PMS降解体系对染料OG具有一定的矿化率.     

Fe2+与Fe0活化过二硫酸盐降解活性艳蓝KN-R

为了解Fe2+与Fe0在活化PDS(过二硫酸盐)降解活性艳蓝KN-R时的差异,通过序批试验,考察了Fe2+/PDS和Fe0/PDS体系中c(Fe2+)、ρ(Fe0)、c(PDS)和初始pH对KN-R降解的影响. 结果表明:在Fe2+/PDS体系中,最佳反应条件〔初始pH为3.0,c(Fe2+)为1.0 mmol/L,c(PDS)为2.0 mmol/L〕下,180 min后KN-R的去除率达到96.55%;过高的pH和c(Fe2+)对KN-R的降解均有明显的抑制作用. 在Fe0/PDS体系中,当pH和ρ(Fe0)过高时,KN-R的去除率仍维持在较高水平,当pH为9.0时,180 min后KN-R的去除率为90.53%;当ρ(Fe0)为448 mg/L时,50 min后KN-R的去除率就能达到94.35%. 在2个体系中,c(PDS)的升高均能显著提高KN-R的去除率,当c(PDS)由0.5 mmol/L增至8.0 mmol/L时,KN-R的去除率由47.25%(Fe2+/PDS体系)和57.00%(Fe0/PDS体系)增至100%. 动力学分析显示,KN-R的降解均遵循一级反应动力学;最佳反应条件下2个体系中的活性自由基均以硫酸根自由基(SO₄-·)为主. 因此,在降解KN-R过程中,Fe0/PDS体系的性能明显优于Fe2+/PDS体系.      

均相Fenton氧化降解苯甲酸废水的研究

采用均相Fenton高级氧化技术对苯甲酸废水进行降解,考察了p H值、H2O2投加量、Fe~(2+)的用量、苯甲酸溶液的初始浓度等因素对苯甲酸降解的影响。结果表明:在室温条件下,最佳初始pH=3,H_2O_2最佳的经济投加量(Qth)为12.3 mmol/L,Fe~(2+)最佳投加量为0.41 mmol/L(即c(H_2O_2)∶c(Fe~(2+))=30∶1);经60 min反应后,100 mg/L苯甲酸基本可完全去除,TOC去除率也可达41.9%以上;当苯甲酸浓度为200 mg/L时,TOC去除率最大,可达45.4%;当苯甲酸浓度高于200 mg/L时,可以采取分批投加H_2O_2的方式以获得较高的去除率。     

Ce3+与Cu2+协同强化芬顿体系氧化苯酚的效能与机制研究

研究了Ce~(3+)与Cu~(2+)协同强化芬顿体系在不同初始条件下对水中苯酚的氧化效能与机制.结果表明,在p H适用范围的宽度和H_2O_2浓度变化方面,Ce~(3+)/Cu~(2+)/Fe~(2+)/H_2O_2体系比传统的芬顿体系更具有优势,该体系在p H=5.0、H_2O_2浓度为2.0mmol·L-1的条件下,仍可以对苯酚保持相对较高的氧化效能;Cu~(2+)可能会借助反应过程中的中间产物(醌类物质)生成Cu+,Cu+催化H_2O_2分解生成·OH,Ce~(3+)可能促进体系内醌类物质的形成,加快Fe~(3+)与Fe~(2+)的循环效能,在一定程度上提高了芬顿体系中H_2O_2分解生成·OH的速率,说明Cu~(2+)与Ce~(3+)对芬顿体系的强化作用具有协同性;自由基终止剂依然可以抑制Ce~(3+)、Cu~(2+)强化的芬顿体系对苯酚的降解,由此说明体系中起到氧化作用的活性物种仍然是羟基自由基(·OH).     

Fenton试剂处理生活垃圾焚烧厂渗滤液MBR出水的研究

采用Fenton氧化法对生活垃圾焚烧厂渗滤液MBR出水开展试验研究,考察了初始p H值、H_2O_2投加量和Fe~(2+)投加量对处理效果的影响,分析了最佳反应条件下的处理效果和药剂成本。结果表明:在初始p H=4~5、Fe~(2+)投加量≥2.5 mmol/L、H_2O_2加量=33.6~62.5 mmol/g COD的条件下,Fenton氧化出水COD可下降至121 mg/L,B/C由0.016~0.019上升至0.288~0.331,Fenton氧化法药剂成本为1.14~5.67元/吨水。     

碳纳米管活化过一硫酸盐降解金橙G过程及动力学

采用碳纳米管(CNT)作为固体活化剂,活化过一硫酸盐(PMS)氧化降解偶氮染料金橙G(OG).结果表明,CNT活化PMS降解OG的效果要比活性炭(GAC)好,45 min可使OG的脱色率达到99%;并研究了CNT活化PMS降解OG的机制及反应过程的动力学,发现CNT活化PMS产生的自由基主要是SO_4~-·,活化场所在CNT的表面.通过对CNT/PMS体系降解OG的主要影响因素(温度、OG初始浓度、CNT投加量、PMS浓度、初始pH)进行一级动力学拟合.最后通过紫外可见光谱分析,发现OG在479 nm和330 nm处吸收峰强度明显减少,表明OG分子中偶氮键及萘环结构均一定程度被破坏;且CNT/PMS降解体系对染料OG具有一定矿化率.     

丙酮活化过一硫酸盐性能及非自由基机制

利用丙酮活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)氧化降解酸性橙7(AO7),考察了丙酮投加量、PMS浓度、初始pH值及共存阴离子等反应条件对AO7氧化降解的影响,探讨了丙酮/PMS反应体系中的反应机制.结果表明,当初始p H为9.0、n(PMS)/n(AO7)为17.5∶1、丙酮投加量为10 mmol·L-1时,反应30 min可使AO7的降解率达到99.8%.在丙酮/PMS的活化体系中,随着丙酮投加量、PMS浓度和p H的升高,AO7的降解率也逐渐增大,碱性条件下最有利于AO7的降解.自由基淬灭实验分析表明,单线态氧(1O2)是氧化降解AO7的主要活性物种.Cl-、CO2-3对丙酮/PMS体系中AO7的降解有促进作用,离子浓度越高,AO7降解速率越快,腐殖酸(HA)的加入对AO7的降解有轻微的抑制作用.紫外可见光谱分析表明,AO7分子中的偶氮键及萘环结构被破坏,从而得到降解.     

钴锰双金属氧化物催化过硫酸氢钾降解酸性橙7的研究

为了研究CoMnO_x在常温下活化过硫酸氢钾(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解酸性偶氮染料酸性橙7(AO7)的效能,采用溶胶-凝胶法制备CoMnO_x双金属催化剂,考察了CoMnO_x投量、PMS投量、AO7初始浓度以及初始p H对PMS/CoMnO_x体系降解AO7效果的影响.结果显示,CoMnO_x和PMS投量的增加对AO7的去除率均有提升效果,而随着AO7初始浓度的增加,PMS/CoMnO_x体系对其的去除率逐渐降低,在最优条件下反应20min后AO7的去除率达95.28%,较单金属催化效果提升显著,体系初始p H值对AO7降解有显著影响,弱酸性条件下有利于CoMnO_x催化PMS氧化反应的进行.通过投加乙醇和叔丁醇两种不同种类的猝灭剂,证实了AO7的降解主要是SO_4~-·和·OH共同作用的结果,其中SO_4~-·起主导作用.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,结果表明催化剂的主要存在形式为Mn Co_2O_4其中Co~(2+)、Co~(3+)、Mn~(2+)、Mn~(3+)、晶格氧、羟基氧的物质的量百分比分别为27.94%、6.16%、11.42%、19.99%、25.99%、8.68%.     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.