Fenton反应中水解Fe(Ⅲ)的形态分布特征研究

利用Fe-Ferron逐时络合比色法，研究了不同条件下Fenton反应中Fe(Ⅲ）的水解形态分布与转化规律。结果表明，H2O2和小于0．2mg/L的Fe^2 的存在对Ferron试剂及后续的络合反应没有影响。当水解度相同的，Fenton反应生成的Fe（Ⅲ）比一般铁盐具有更强的水解趋势。Fenton反应生成的Fe(Ⅲ）的水解形态受到H2O2浓度和水解度的影响较大。水解速率随水解度的增大而增大，而高聚合态所占的比例却随H2O2浓度的增大而减少。     

Fe(Ⅱ)/K2S2O8对水体中As(Ⅲ)的氧化研究

研究了Fe(Ⅱ)/K2S2O8对水体中As(Ⅲ)的氧化作用,以及pH值、Fe(Ⅱ)初始浓度等因素对氧化As(Ⅲ)的影响,并且采用分子探针法的竞争性实验鉴定了体系中产生的活性中间体,探讨了K2S2O8在Fe(Ⅱ)存在的条件下对As(Ⅲ)的氧化机理。     

Fe(Ⅲ)催化过氧化氢分解影响因素分析

在2.0≤pH≤5.1、0.2 mmol·L-1≤[H2O2]0＜100 mmol·L-1和0.05 mmol·L-1≤[Fe(Ⅲ)]0≤0.5 mmol·L-1的试验条件下,考察了不含有机物的反应体系中[H2O2]0/[Fe(Ⅲ)]0、[Fe(Ⅲ)]0、pH及Fe(Ⅲ)水解形态等因素对类-Fenton反应中Fe(Ⅲ)催化分解H2O2动力学的影响.结果表明,在[Fe(Ⅲ)]0一定时,H2O2分解存在最佳[H2O2]0/[Fe(Ⅲ)]0摩尔比;当[H2O2]0一定时,Fe(Ⅲ)催化H2O2分解可用二级动力学反应进行描述,其二级动力学常数кd为22.21 L·mol-1·min-1;Fe(Ⅲ)催化H2O2分解的最佳pH为3.0;H2O2的分解速率随着Fe(Ⅲ)水解时问的增加而降低,Fe(Ⅲ)存在形态对H2O2催化分解起主导作用.     

水体系中Fe(II)/S2O82--S2O3 2-降解敌草隆的研究

在初始pH 值为7.0 的水体系中,通过正交实验确定了Fe(II)/S2O82--S2O32-降解敌草隆的最佳操作条件:Na2S2O8 浓度2.0mmol/L, Fe(II)浓度1.0mmol/L,Na2S2O3 浓度0.5mmol/L,反应时间120min.在此条件下0.1mmol/L 敌草隆降解率达到91.3%.利用乙醇和叔丁醇作为分子探针,采用分子探针法的竞争实验鉴定了体系中产生的SO₄^-· 和 ·OH     

向日葵秸秆生物炭强化Fe(Ⅲ)/S2O82-体系降解苯甲酸

二价铁离子活化过硫酸盐(PS)产生自由基可降解有机污染物,但体系中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环速率较慢,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高反应体系效率,制备向日葵秸秆生物炭(SFBC),以苯甲酸(BA)为目标污染物,探究SFBC强化Fe(Ⅲ)/S₂O^2-₈体系降解BA的效果.SFBC表征结果说明其具有孔隙结构,由无定形炭组成,表面有丰富的官能团及持久性自由基(PFRs).考察了反应条件(pH、PS浓度和SFBC投加量)对降解的影响,结果表明,SFBC/Fe(Ⅲ)/S₂O^2-₈体系对BA降解效率明显高于Fe(Ⅲ)/S₂O^2-₈及SFBC体系,在SFBC=2.0 g·L^-1、BA=10.0mg·L^-1、PS=2.0mmol·L^-1、Fe(Ⅲ)=1.0mmol·L^-1和pH=3.0条件下, 90 min时BA...     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25     

Fe(Ⅲ)-(S,S)-乙二胺-N,N'-二琥珀酸体系中Cr(Ⅵ)的紫外光还原

将易生物降解的天然螯合剂乙二胺-N,N'-二琥珀酸(EDDS)与Fe(Ⅲ)结合形成Fe(Ⅲ)-EDDS体系并用于处理水中Cr(Ⅵ).在紫外光照射下利用该体系对Cr(Ⅵ)进行光还原,考察了溶液p H值、Fe(Ⅲ)-EDDS和Cr(Ⅵ)的初始浓度对Cr(Ⅵ)去除率的影响.结果表明,UV/Fe(Ⅲ)-EDDS体系对Cr(Ⅵ)有光还原作用,且紫外光是反应进行的必要条件.在p H为3.0~8.0的范围内,反应顺利进行,且溶液的p H值越小,Cr(Ⅵ)的还原效果越好,去除率越高.Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增加对Cr(Ⅵ)还原有促进作用,Fe(Ⅲ)-EDDS浓度在0.10~0.30 mmol·L-1之间时,随着Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增大,Cr(Ⅵ)的还原率增大;当溶液中Fe(Ⅲ)-EDDS浓度不变,Cr(Ⅵ)浓度在5~20 mg·L-1之间时,Cr(Ⅵ)的去除率随其浓度的增加而降低.     

酸性Fe(Ⅲ)溶液催化氧化S(Ⅳ)的研究

利用酸性铁离子溶液在鼓泡反应器中进行了模拟烟道气SO2脱出实验研究.在总铁离子浓度为1 72×10-2～4 12×10-1mol·L-1、总S(Ⅳ)浓度为3 32×10-5～7 81×10-5mol·L-1、O2含量1%～10%(干重)、pH为0 8～2 2、温度为25～32℃的范围内,研究了水合Fe(Ⅲ)离子与氧化物之间的配合物反应.实验证明,在合适的操作条件下存在一个最佳脱硫效果的总铁离子浓度(0 13mol·L-1),在Fe(Ⅲ)离子浓度较低的情况下(小于0 13mol·L-1),反应液中的配合物主要是二聚羟合铁离子,其与亚硫酸配合物的形成与分解从而产生亚硫酸自由基是反应速度的控制步骤.当Fe(Ⅲ)离子浓度超过0 13mol·L-1后,由于多聚羟合铁离子、硫酸铁配合物等多核配位体的形成,使其在与亚硫酸根形成配合物时受到大基团的空间阻碍效应,使反应率下降.通过实验结果和理论分析,提出了脱硫反应为配位催化氧化自由基反应机理.     

Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)铁氧体工艺原位处理PVA废水及其沉淀物回收利用

为了评价Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA（聚乙烯醇）废水处理的可行性,采用Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺原位处理PVA模拟废水,考察不同作用时间、总铁投加量、初始ρ（PVA）和废水硬度对该工艺处理效果的影响.利用XRD（X射线衍射）、FT-IR（傅里叶转换红外光谱）、BET比表面积、VSM（磁滞回线测试）对沉淀物进行表征,解析该工艺原位处理PVA模拟废水的主要机理,并以该工艺沉淀物为吸附剂,通过锑吸附试验,探讨该工艺沉淀物的回用性.结果表明:①Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA模拟废水具有良好的处理能力,初始ρ（PVA）为1 000 mg/L时,该工艺在20 min以内即可达到80%以上的去除率,并且基本没有金属铁的残余,该工艺对PVA的去除率随总铁投加量的增加而提高且基本不受水体硬度影响. ②在Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA的原位去除过程中,PVA作为一种反应物参与沉淀物Fe₃O₄的生成,并促进纳米Fe₃O₄比表面积增大,最终形成一种类似于凝胶的Fe₃O₄聚合物. ③Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺可高效处理模拟PVA-MB（亚甲基蓝）染料废水.对于含有100 mg/L MB（亚甲基蓝三水）和500 mg/L PVA的混合溶液,MB和COD_Cr去除率在1 min时分别达到97.37%和89.47%.沉淀物通过磁分离、乙醇和水清洗后,在水中浸出的ρ（TOC）和ρ（COD_Cr）很低,分别为0.86和2 mg/L,可作为吸附剂直接使用,得益于其具有较高的比表面积,对金属锑的拟合吸附量可达71.94 mg/g. ④Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺具有一定的实际应用价值.对东莞某实际印染废水处理5 min,COD_Cr和染料的去除率分别为85.71%和98.98%.研究显示,Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺可高效去除PVA,沉淀物为易回收的磁性Fe₃O₄,可作为吸附剂直接使用.      

Fe(Ⅱ)与O2共存体系中地下水As(Ⅲ)的固化行为

砷在地下含水层中的迁移转化、释放等地球化学行为与地下水的氧化还原环境及铁氧化物的存在形态密切相关。本文主要通过室内静态、动态实验及野外现场试验研究了Fe(Ⅱ)和O_2共存体系对模拟地下水中As(Ⅲ)固化效率与机理,研究表明:单纯的曝气行为对水体中铁和砷的价态改变均不明显,只有当Fe(Ⅱ)和O_2共存时才能有效改变砷的存在形态并通过发生吸附共沉淀作用使水体中As浓度降低下来。以质量比为Fe/As=20为例,有氧无氧两种条件下砷的去除率分别为81.3%和23.4%。模拟无氧条件下向流动相的含砷地下含水层中连续输入Fe(Ⅱ)时,溶液中的砷含量相比进水溶液浓度略有降低,出水溶液中以Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)为主。在有氧条件下持续30天向含砷试验砂柱内输入Fe(Ⅱ),其总量累积可达到283.65 mg,被固定于砂柱内的总砷含量达到25 075μg,固化能力达到88.40μg/mg。Fe(Ⅱ)与O_2共存体系对地下水中As(Ⅲ)的固化行为主要包括O_2对As(Ⅲ)及Fe(Ⅱ)氧化和Fe(Ⅲ)与As(V)的吸附共沉淀作用,其中溶解氧的存在是所有反应发生的必要前提条件。     

Fe(Ⅲ)/苹果酸/H_2O_2体系对有机物的光降解特性研究

系统研究了可见光照射下染料橙黄Ⅱ在Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系中的脱色情况,考查了光源、pH值、Fe(Ⅲ)、苹果酸、H2O2及染料初始浓度等因素对橙黄Ⅱ脱色效率的影响.结果表明,Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系在可见光照射下能有效实现橙黄Ⅱ的脱色,在pH为5.0的条件下仍然具有较强的降解有机物的能力.该体系对橙黄Ⅱ的脱色率高于Fe(Ⅲ)/H2O2体系或Fe(Ⅲ)/苹果酸体系,光反应符合表观一级反应动力学规律.随着光强的增加,橙黄Ⅱ的脱色率增大.太阳光是该体系的有效光源,本体系具有利用太阳光的潜力.     

Fe(Ⅲ)存在下全氟辛酸紫外光降解机理

全氟辛酸(PFOA)因其环境持久性,潜在生物积累性和生物毒性逐渐受到人们的关注。PFOA中含有多个键能极高的C-F化学键,因此普遍认为PFOA自然降解非常困难。以前的研究显示PFOA的降解条件非常苛刻,对能量要求极高。因为Fe(Ⅲ)可以和含有羧酸的化合物络合,其络合产物有很强的光敏性的特点,因此研究Fe(Ⅲ)存在条件下,PFOA是否发生光降解反应以及降解的机理非常有意义。研究发现在180 min内,97.8%的PFOA(初始浓度48.4μmol/L)被分解变成短链的全氟化合物和氟离子,脱氟率26.5%。电子顺磁共振和自由基猝灭实验结果显示PFOA的降解是一个逐步脱氟的反应。PFOA的降解路径一方面Fe(Ⅲ)在UV光的催化下产生羟基自由基,羟基自由基攻击PFOA达到降解的目的;另一方面PFOA和Fe(Ⅲ)形成一种络合物,该络合物受光催化进行分解使PFOA逐步脱氟。研究证实PFOA可以在Fe(Ⅲ)和UV的参与下降解,而阳光中含有大量的紫外光,说明自然阳光下存在PFOA人为辅助自然降解的可能,这将为PFOA污染的修复和治理提供新的方向。     

Fontibacter sp. SgZ-2厌氧腐殖质/Fe(Ⅲ)还原特性及电子传递机制研究

腐殖质和Fe(Ⅲ)呼吸是重要的微生物胞外呼吸形式,电子传递途径是胞外呼吸研究的核心科学问题.为全面理解1株铁还原新菌的电子转移特性和环境功能,以该菌株Fontibacter sp.SgZ-2为研究对象,考察其厌氧腐殖质和Fe(Ⅲ)还原特性,并探寻不同电子受体条件下的电子传递链组成差异.采用厌氧恒温培养法研究了菌株厌氧还原特性.结果表明,菌株SgZ-2具有还原腐殖质模式物[9,10-蒽醌-2,6-二磺酸(9,10-anthraquinone-2,6-disulfonic acid,AQDS)和9,10-蒽醌-2-磺酸(9,10-anthraquinone-2-sulfonic acid,AQS)]、腐殖酸(humic acids,HA)和可溶性Fe(Ⅲ)(Fe-EDTA和柠檬酸铁)以及铁氧化物[水铁矿(hydrous ferric oxide,HFO)]的能力.发酵性糖类(葡萄糖和蔗糖)是菌株SgZ-2还原腐殖质和Fe(Ⅲ)的最佳电子供体.另外,通过呼吸抑制剂法比较了菌株4种电子受体条件下(O2、AQS、Fe-EDTA和HFO)参与电子传递的电子载体差异.结果表明,O2和Fe-EDTA还原条件下,菌株SgZ-2的电子传递链组分基本相似,均包括脱氢酶、醌泵和细胞色素b-c.AQS和HFO还原条件下,电子传递链组分只包含脱氢酶.因而,菌株SgZ-2可溶性和不溶性Fe(Ⅲ)之间的电子传递链组分存在明显差异,并且可溶性受体之间(O2、Fe-EDTA和AQS)的电子传递链组成也不同.本研究建立了1株铁还原新菌Fontibacter sp.SgZ-2不同电子受体条件下的电子传递链模型,并将电子传递机制的研究拓展到了Fontibacter菌属.此研究将为理解该属的电子转移特性及其环境行为提供理论基础.     

硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA厌氧还原过程特性及微生物群落分析

在生物法烟气脱硫技术(Bio-FGD)和络合吸收生物还原脱硝技术(BioDeNO_x)基础上,提出了生物结合络合吸收同步脱硫脱硝的工艺思路,该工艺利用加入Fe(Ⅱ)EDTA的碱性吸收液同时吸收烟气中的二氧化硫(SO_2)和一氧化氮(NO).本研究在厌氧反应器中实现烟气脱硫脱硝吸收产物硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA的同步去除.结果表明,水力停留时间为16 h,p H维持在7.0时,硫酸盐的平均去除率为95.16%,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的平均去除率为96.61%.硫酸盐的还原产物主要以液相中硫离子和气相中硫化氢的形式存在,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的最终还原产物为N2.反应运行的各个阶段均可实现Fe(Ⅲ)EDTA的还原,但还原率会随HRT降低而下降.第5阶段反应器中主要的硫酸盐还原菌为Desulfomicrobium,同时存在异养反硝化菌Pseudomonas与两种硫自养反硝化菌Sulfurimonas与Sulfurovum,并发现了两种具有还原单质硫功能的菌属Thermovirga与Mesotoga.     

UV/Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对印染废水中橙黄Ⅱ的降解效果

为研究Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对染料废水的降解效果,在紫外光照射下进行Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系中橙黄Ⅱ的光氧化反应试验,考察溶液中初始c〔Fe(Ⅲ)〕、ρ(橙黄Ⅱ)和c(富马酸钠)及溶液p H对橙黄Ⅱ去除率的影响.结果表明,当溶液p H为3~7时,Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对橙黄Ⅱ的去除率随着溶液p H的减小而增大.当溶液中c〔Fe(Ⅲ)〕为25μmol/L、ρ(橙黄Ⅱ)为25mg/L、c(富马酸钠)为250μmol/L、p H为3时、光照反应50 min后橙黄Ⅱ的去除率接近于100%,TOC去除率接近60%.橙黄Ⅱ的去除率随溶液中初始c〔Fe(Ⅲ)〕的增加而逐渐升高,而初始c(富马酸钠)的变化对橙黄Ⅱ的去除率影响不显著.动力学分析表明,橙黄Ⅱ光降解过程符合准一级动力学方程.试验采用荧光法验证了体系反应过程中·OH的产生,有助于对橙黄Ⅱ降解机理的进一步研究.     

矿化垃圾中Fe(Ⅲ)还原耦合CH4厌氧去除特性

填埋场内Fe的含量极其丰富,被誉为"世界第三大铁库",同时又是重要的甲烷释放源.本研究利用Fe的变价特性,结合矿化垃圾可用作生物覆盖材料的特点,设计反应器模拟填埋场覆土层,通过添加FeCl_3研究了Fe(Ⅲ)对CH_4厌氧去除的影响及与共存电子受体NO_3~-、SO_4~(2-)之间的相互作用.结果表明,矿化垃圾中添加Fe(Ⅲ)可明显促进CH_4厌氧去除,CH_4含量随时间变化符合零级动力学,去除速率(以CH_4/干垃圾计)达1.28 mmol·(kg·d)~(-1).厌氧条件下CH_4共存时,外加Fe(Ⅲ)有利于矿化垃圾中形成活性Fe(Ⅱ),与共存电子受体NO_3~-、SO_4~(2-)还原形成耦合效应,从而加速NO_3~-、SO_4~(2-)的消耗.     

聚合氯化铝中Al_(13)形态水解稳定性的研究

采用聚丙烯酰胺凝胶柱层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al13形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法对比研究了Al13形态、PAC和Al13三种样品水解稳定性。研究结果表明Al13形态无论是对于稀释倍数、介质的pH值和水解时间都具有较高的水解稳定性,是给水和废水处理中的一种较为有效的Al形态。     

Fe(Ⅲ)对海藻酸钙凝胶层过滤特性的影响

为考察饮用水处理膜工艺中Fe(Ⅲ)对多糖污染层过滤特性的影响,本研究以海藻酸钠为模型多糖污染物,分析海藻酸钙在有Fe(Ⅲ)及无Fe(Ⅲ)存在时形成污染层的过滤特性,并用压缩性方程及渗透性方程对凝胶层的过滤特性进行定量描述.研究结果表明,Ca2+的存在会使海藻酸钠分子间结合,形成内部结合紧密的凝胶层,产生较大的过滤阻力;往海藻酸钙溶液中进一步加入Fe(Ⅲ)后,由于可溶性Fe(Ⅲ)较易水解,加入Fe Cl3后溶液中铁离子和铁的氧化物/氢氧化物颗粒同时存在,少量Fe(Ⅲ)对海藻酸钙凝胶层的过滤特性影响不大,较多量Fe(Ⅲ)会形成铁的氧化物/氢氧化物颗粒,一定程度上改变了凝胶层的结构,使过滤性能变好.     

EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术对TCE的降解效果

为解决传统Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐过程中Fe有效性较低的问题,采用可生物降解的EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐处理水溶液中的TCE(三氯乙烯),考察c(过硫酸盐)、c〔Fe(Ⅲ)〕/c(EDDS)〔下称Fe(Ⅲ)/EDDS〕、溶液初始pH以及阴离子浓度对TCE降解效果的影响,并研究体系中产生的活性氧自由基. 结果表明:c(过硫酸盐)为15.0 mmol/L、Fe(Ⅲ)/EDDS为4时,60 min内TCE去除率达99.7%;提高c(过硫酸盐)、Fe(Ⅲ)/EDDS均有利于TCE降解,但超过一定限值后对TCE去除效果增强不明显;溶液初始pH(3~11)越高,TCE去除率越低;加入Cl-、HCO₃-、SO₄2-和NO₃- 4种阴离子均会抑制TCE降解,抑制程度表现为HCO₃->Cl- >SO₄2->NO₃-;自由基清扫试验证实体系中存在SO₄-·、·OH和O₂-·等3种活性氧自由基,·OH对TCE的降解起主导作用. 因此,EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术能够产生以·OH为主的活性氧自由基,从而快速高效去除水溶液中TCE,但降解过程受水质参数影响.