改性MIL-101(Fe)非均相芬顿反应降解罗丹明B

金属有机骨架材料MIL-101(Fe)具有一定的催化活性,为进一步提升其催化性能,利用金属掺杂和柠檬酸调节对其进行改性,制备得到Cu/Ce-MIL-101(Fe)和Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N两种改性材料。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附测试及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征。结果显示,改性后催化剂具有相似的骨架结构和化学键组成,活性位点的结合能减少0.2～0.3 eV。金属掺杂和柠檬酸调节改性后Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N平均孔径增大至14.932 nm。采用非均相芬顿反应研究降解时间和pH对罗丹明B降解性能的影响,结果表明,在温度为25℃,罗丹明B初始质量浓度为24 mg/L,溶液pH为4且Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N投加量为0.2 g/L,3%(体积分数) H₂O₂投加量为60 mL/L,反应60 min时,罗丹明B降解率高达98%。改性前后催化剂降解过程均更符合准一级动力学模型。其中,Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N能够在60...     

有机改性伊利石负载纳米零价铁类芬顿降解废水中头孢哌酮

为提高纳米零价铁（nZVI）在类芬顿体系中的催化效能,将液相还原法生成的纳米零价铁负载在经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的伊利石上,制备成类芬顿催化剂(It/CTAB@nZVI);采用XRD、SEM 及FTIR等方法对催化剂(It/CTAB@nZVI)的形貌和结构进行了表征,并以头孢哌酮(CPZ)为目标污染物,分别考察了H2O2浓度、催化剂投加量及pH对CPZ去除效果的影响,初步探究了It/CTAB@nZVI类芬顿体系降解废水中头孢哌酮的机理。结果表明,nZVI已成功地附着在改性后的伊利石表面,能有效防止纳米零价铁的团聚,提高了其在类芬顿体系中的催化效能;在H2O2浓度为3.2 mmol·L−1、It/CTAB@nZVI投加量为0.03 g·L−1、初始pH为2的条件下,CPZ的最大去除率可达99.4%。CPZ中β-内酰胺环结构被羟基自由破坏,先分解成具有苯环的中间产物,随后中间产物被进一步氧化分解为小分子的有机酸及醇类,最终被彻底降解为CO2、H2O、${{\rm{NO}}_3^{-}} $、${{\rm{NH}}_4^{+}} $、${{\rm{SO}}_4^{2-}} $等无机物。以上研究结果可为类芬顿催化剂的制备和类芬顿技术处理难生物降解有机废水提供参考。     

有机膨润土负载纳米零价铁还原-类芬顿氧化降解2,4-二氯苯酚

目前,虽然有很多关于纳米零价铁(NZVI)通过吸附、还原和氧化作用去除各种污染物的报道,但关于如何联合这些方法来提高污染物的去除率仍然不是很清楚。本实验研究了联合有机膨润土DK1(十六烷基三甲基铵盐改性,d(001)=2.2 nm)吸附、NZVI还原、类芬顿氧化作用来去除溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的方法。在反应前30分钟,有机膨润土DK1负载NZVI(NZVI/DK1)通过吸附还原作用去除溶液中2,4-DCP,2,4-DCP和COD的去除率分别为16.1%和7.8%,说明了吸附还原作用对2,4-DCP的去除效果是有限的。接着向溶液中滴加适量的H2O2,在5 min内2,4-DCP的去除率由16.1%提高到了99%以上,COD的去除率达到了64.1%,这可能是由于NZVI腐蚀形成铁的氧化物缓慢释放出Fe2+和Fe3+,增强了芬顿反应对2,4-DCP和降解产物的氧化去除效果。通过SEM,EDS,UV-Vis和GC-MS等分析方法佐证了上面的结果。最后提出了联合吸附、还原和Fenton氧化去除2,4-DCP的机制。     

Cu/Co共掺杂氮化碳复合材料光-芬顿降解罗丹明B(RhB)

针对金属-非金属复合材料制备条件苛刻、金属离子溶出较高的问题,通过简单的浸渍法和热缩聚法制备了钴、铜共掺杂石墨相氮化碳复合材料。以罗丹明B (RhB)为污染物,研究了催化剂在模拟太阳光下活化H₂O₂降解RhB的性能。通过XRD、FTIR、XPS和BET等手段,表征分析了催化剂的物化性质,考察了催化剂用量、H₂O₂浓度、溶液初始pH以及共存无机阴离子对催化剂活化性能的影响。结果表明,Co、Cu以Co—N、Cu—N键的形式稳定存在于复合材料中,限制了钴、铜金属离子的溶出。当CuCN与CoCN的质量比为0.1,得到的复合材料Cu/CoCN(0.1)催化性能最佳。Cu/CoCN(0.1)在初始pH=5.0～12.0内均表现出良好的催化活性。当Cu/CoCN(0.1)和H₂O₂的用量分别为0.25 g·L^-1和20 mmol·L^-1时,10 min对RhB的降解率达到96.5%。H₂PO_4<...     

不同氧化还原方法对1,2,3-三氯丙烷降解效果的研究

1,2,3-三氯丙烷(TCP)是一种新兴的人工合成有机污染物,其造成的地下水污染问题日益严重,有效的治理方法亟待探索。为明确不同氧化还原方法对TCP的降解效果,选用自制的绿茶还原纳米铁(GT-NZVI)、纳米零价锌(NZVZ)及活化过硫酸盐3种化学修复剂,分别开展对TCP的降解试验。结果表明:GT-NZVI颗粒具有较好的分散性,但对TCP的降解效果不明显;利用羧甲基纤维素(CMC)作为悬浮剂可实现NZVZ在水溶液中的稳定悬浮,且能有效降解TCP,36h后TCP基本降解完全,反应符合准一级动力学方程,反应速率常数为0.10h~(-1);利用柠檬酸(CA)作为螯合剂,Fe~(2+)活化过硫酸盐高级氧化技术可以有效降解TCP,当S_2O_8~(2-)、Fe~(2+)、CA摩尔比为20∶5∶1时,反应24h,TCP降解率为40.8%,反应符合准一级动力学方程,反应速率常数及半衰期分别为0.11d~(-1)和6.3d。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢（H2O2）投加量及温度对红水中总有机碳（TOC）去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20 ℃的条件下,加入1.5 g·L-1零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L-1H2O2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L-1降至0 mg·L-1,去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L-1降至30 mg·L-1,去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

硝基苯类废水的全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺优化与工程验证

针对企业硝基氯苯装置产生的高毒性、难降解的硝基苯类废水,开发出全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺,并分别优化了零价铁还原和芬顿氧化的工艺条件。结果表明,pH为2.0、零价铁投加量为220 mg/L时,废水中硝基苯类物质的去除率可达98.5%以上。出水pH约为3.0,继续投加3000 mg/L的H₂O₂,Fe²⁺投加比按C(Fe²⁺,mg/L):C(H₂O₂,mg/L)=1:10,1 h内COD去除率可达90%以上,且B/C由0.08提高到0.45。可见该组合预处理工艺可大幅削减废水毒性、改善可生化性,且直接运行成本仅为26.28元/吨,具有良好的环境和经济效益。     

Fe/Ce/沸石负载型类芬顿催化剂制备及其特性

采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备了Fe/Ce/沸石负载型芬顿催化剂,通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其进行表征,并将其作为非均相类芬顿催化剂处理孔雀石绿染料溶液。研究表明,通过掺杂Ce,可提高催化剂颗粒分散度和催化剂表面的氧气含量,进而提高催化活性。在催化剂投加量3.0 g/L,H2O2投加量67 mg/L,pH=8.0的条件下,反应30 min后,浓度为150 mg/L的孔雀石绿溶液脱色率可达97.3%。     

Fe/活性炭多相类Fenton法湿式氧化罗丹明B废水的研究

采用自制的Fe/活性炭（Fe/AC）为催化剂,H₂O₂为氧化剂,组成多相类Fenton试剂催化降解罗丹明B染料废水。实验结果表明,在催化剂加入量为0.8 g/L,H₂O₂体积分数为0.3%,废水pH值为13,反应时间为30 min的条件下,质量浓度为200 mg/L的罗丹明B染料废水的脱色率达100%。反应动力学研究表明,罗丹明B脱色反应近似为一级反应,30℃时反应速率常数为0.02675 min^-1,表观活化能为69.47 kJ/mol。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L-1,反应温度为35 ℃,砷初始浓度为2 mg·L-1时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g-1。     

Fe0还原、芬顿氧化及其耦合技术去除染料厂剩余污泥中的AOX

染料废水中含有大量难生物降解的卤代有机物合成中间体,合成卤代有机物在废水的生物处理过程中容易被吸附到剩余污泥中,如不能妥善处理会引起生态健康风险。研究了零价铁还原、芬顿氧化及其组合技术对染料企业剩余污泥中AOX（可吸附有机卤代物）的去除效果,优化了处理条件,解析了去除机理。结果表明,铁粉投加量为5 g·L-1,厌氧反应30 d时,零价铁还原对污泥中AOX降解率仅为24.7%;Fe2+投加量0.059 mol·L-1,H2O2投加量0.89 mol·L-1,芬顿氧化1.5 h时,污泥中AOX去除率提高至73.7%;投加2 g·L-1的铁粉,还原30 d后再进行芬顿反应,则污泥中AOX去除率可达到90.3%。GC-MS分析结果表明,污泥中的主要AOX物质为2,6-二氯-4-硝基苯胺,该物质经过零价铁还原与芬顿氧化组合工艺处理后,比直接芬顿氧化能得到更有效的去除。     

半亲半疏阴极催化电芬顿工艺去除罗丹明B的性能

为解决传统曝气式电芬顿系统中氧气的传质限制和低效利用问题,利用石墨毡疏水化处理与催化剂涂覆的方法制备了一种非对称浸润性的半亲半疏阴极,且对半亲半疏阴极进行了结构表征和电化学性能测试,考察了阴极浸润性、阴极电势和曝气速率对有机污染物去除的影响.结果 表明:在-0.4 V (vs.Ag/AgCl)和6mL·min-1的曝气...     

新型光-类芬顿催化剂纳米FeVO4的制备及其对盐酸四环素的降解性能

采用水热法制备新型光-类芬顿纳米钒酸铁,通过X射线衍射（XRD）、粒径和比表面积（BET）对产物进行表征。以盐酸四环素模拟废水,通过光-类芬顿体系下对盐酸四环素的催化降解效果评价钒酸铁的催化活性,研究分析光源、盐酸四环素初始浓度、pH值、FeVO4的用量以及H2O2的用量对盐酸四环素催化降解性能的影响。结果表明,在可见光下,盐酸四环素初始浓度为50 mg·L-1,pH值为7,H2O2的用量为60 μL时,1.5 g·L-1纳米钒酸铁,经过120 min反应后降解率为97.63%。     

水稻秸秆生物炭对罗丹明B的吸附与降解

生物炭对污染物的吸附是生物炭环境效应研究的重要环节,而生物炭中的自由基对有机污染物降解行为的影响还没有得到应有的关注。以水稻秸秆为原材料,研究不同热解温度下制备的生物炭对罗丹明B的吸附和降解,通过荧光光谱法分析生物炭-罗丹明B体系反应前后上清液荧光光谱特性的变化来表征其中的降解现象。结果表明,在350℃和500℃生物炭-罗丹明B反应体系中,其上清液荧光光谱明显发生蓝移现象,表明该体系中存在着明显的降解现象。通过对这2个体系反应后生物炭固体颗粒的萃取来对降解作用进行定量分析,降解作用在这2个体系中所占的比例分别为28%和30%。水稻秸秆生物质炭对罗丹明B具有较好的吸附效果,Freundlich方程可以较好地描述水稻秸秆生物质炭对水中罗丹明B的吸附行为,固液比在3：1 000时生物炭最大吸附量为3.33 mg·g-1。这表明在水稻秸秆生物炭-罗丹明B反应体系中,不仅存在吸附作用,还伴随降解作用。     

氨基修饰增强的Fe/Cu-MOF对罗丹明B的光催化降解性能及相关机理

利用溶剂热合成法合成了氨基修饰的Fe/Cu-MOF-NH₂,分别采用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EA等检测方法进行了表征分析,并将其用于RhB的光催化降解,考察了RhB的初始质量浓度、催化剂质量浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明,氨基的引入显著提升了催化剂的可见光响应性能;在合成Fe/Cu-MOF-NH₂时,当含氨基配体与不含氨基配体的摩尔比为1∶1、RhB初始质量浓度为300 mg·L⁻¹、催化剂质量浓度为1 mg·mL⁻¹、pH为4.2时,光照4 h后,催化剂对RhB的去除率达到99.53%。活性物种淬灭实验结果表明,·OH、h⁺分别是Fe/Cu-MOF-NH₂和Fe/Cu-MOF在催化降解过程中的主要活性物种。以上结果可为探究Fe/Cu-MOF-NH₂光催化降解RhB的机制提供参考。     

炉渣制光催化剂催化降解水中罗丹明B的研究

以废弃的钢铁冶炼炉渣为原料制备了光催化剂GN,并对其进行了X衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱、比表面积及孔径分布等物性测试,通过在三相内循环流化床光催化反应器中对罗丹明B废水进行处理,确定了GN的最佳光催化氧化条件.将GN与传统的光催化剂TiO2作比较,结果表明,GN不仅具备较高的光催化活性,而且成本更低,为钢铁冶炼炉渣的循环再利用提供了一种新思路,同时也为光催化氧化技术的工业化应用提供了一条新颖、经济、可行的途径.     

磁性还原石墨烯的制备及其对抗生素的吸附性能

针对日益突出的抗生素水污染问题,利用共沉淀法制备磁性还原石墨烯(rGO/Fe3O4),并研究其对污染物去除性能。通过考察pH、吸附时间、污染物浓度等影响因素,研究rGO/Fe3O4对四环素(TC)和磺胺嘧啶(SDZ)2种典型抗生素的吸附性能,并分析吸附机理。实验结果表明:rGO/Fe3O4对2种抗生素具有很好的吸附能力,对TC和SDZ的最佳吸附pH分别在4.0和5.0左右,对应的最佳吸附量分别达到(114.29±1.60)和(20.64±2.17)mg·g-1;对TC的吸附效果要好于SDZ。rGO/Fe3O4对2种抗生素污染物的吸附更符合准二级反应模型,表明吸附过程是由化学反应控制,而不是物理扩散控制,通过计算可知,TC的吸附速度要快于吸附SDZ。rGO/Fe3O4对TC和SDZ的吸附过程更接近 Langmuir 吸附等温方程,模拟的最大吸附量分别为123.46和28.49 mg·g-1,与实测值很吻合。rGO/Fe3O4具有优良的磁性分离效果,可以快速完成与液相污染物的分离;对rGO/Fe3O4吸附2种抗生素的机理主要包括π-π共轭作用、氢键作用、静电作用以及范德华力等,这些作用力使rGO/Fe3O4对抗生素具有优良的吸附性能。     

MIL-88B(Fe)非均相芬顿催化降解磺胺甲恶唑

采用溶剂热法合成了铁基金属有机骨架材料MIL-88B(Fe),将其作为类芬顿催化剂用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构和性能进行表征,并研究了H₂O₂浓度、催化剂投加量、溶液初始pH和污染物初始浓度等对SMX降解效果的影响。结果表明,在H₂O₂摩尔浓度为6.0mmol/L、催化剂投加量为0.2g/L、pH为4、SMX为5mg/L的优化反应条件下,MIL-88B(Fe)对SMX的降解率可达99%。在较宽的pH(4～6)范围内,MIL-88B(Fe)仍保持较好的催化活性,且5次循环使用后对SMX去除率仍可达95%以上。表明合成的MIL-88B(Fe)具有较高的催化活性和重复性能,是一种优良的非均相类芬顿催化剂。     

纳米TiO_2/EP光催化降解罗丹明B废水的研究

通过溶胶-凝胶法制备出可漂浮于水面的膨胀珍珠岩（EP）负载型TiO2,研究其在水中对罗丹明B（RB）的去除效果、吸附降解动力学以及最佳工艺条件,并研究其多次回收再生后的降解效果。结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,回收5次后活性变化很小,降解率下降不到8%;光催化剂用量为0.2 g,20 mL初始浓度为10 mg/L和15mg/L RB溶液光照6 h后降解率分别达98%和74%。在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。     

催化氧化吸收法去除燃煤电厂烟气中Hg~0的研究

针对燃煤电厂汞污染问题,利用现有污染物设备实现汞的同步脱除是具有经济效益、环境效益与工程实用前景的一种方法。在广泛使用的湿法烟气脱硫(WFGD)系统中,研究过渡金属离子(Mn2+、Co2+、Ni 2+、Cu2+)与H2O2构成的类芬顿体系(简称M2+/H2O2体系)对烟气中Hg0的氧化脱除效果,以及不同H2O2浓度、反应温度、初始pH、SO2浓度对M2+/H2O2体系Hg0脱除效果的影响。结果表明,类芬顿试剂能有效促进烟气中Hg0的脱除,脱汞率随着H2O2浓度和过渡金属阳离子浓度增加而提高,且各过渡金属离子的催化氧化作用为Co2+Mn2+Ni 2+Cu2+。初始pH能促进M2+/H2O2体系Hg0的脱除,SO2的存在会起到一定抑制作用,反应温度会影响该系统对Hg0的脱除效果,脱汞最佳反应温度为55℃,符合工程运行条件。可见,采用直接向脱硫浆液中加入添加剂的方法能有效控制燃煤电厂汞污染,且该方法操作简单,具有很好的工业应用前景。