Fe-cyclam/H2O2体系催化降解罗丹明B机制

传统的利用Fenton反应处理染料废水的方法pH适用范围窄、需大量亚铁盐的持续投加,限制了其应用.工作中成功制备了桥连四氮杂环十四烷铁配合物(Fe-cyclam),在较宽的pH范围(2～7)内都能活化H_2O_2降解罗丹明B,且在低催化剂条件下(50μmol·L~(-1)),对罗丹明B的降解效果优于Fenton反应.该体系能快速降解罗丹明B、酸性红88、酸性橙Ⅱ、活性红24、中性红等多种染料,并对偶氮类染料有较高的选择性.Fe-cyclam的稳定性良好, 3次循环降解后,罗丹明B的去除效率依然保持在90%以上.淬灭实验证明该过程为非自由基主导的降解过程,并通过电子顺磁共振(EPR)中捕获到高价铁-氧活性中间体Fe~V-oxo的生成.本工作证明了基于Fe-cyclam/H_2O_2体系能高效地降解废水中染料,具有较高的应用潜力.     

赤铁矿光助类Fenton降解有毒有机污染物

可见光照射下(λ>420 nm)采用天然赤铁矿为催化剂降解罗丹明B(rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP),探讨了溶液pH、催化剂用量、溶液中溶铁量对降解反应的影响,通过紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、苯甲酸荧光光度法以及COD等跟踪降解过程,并对反应机制做了初步探讨.结果表明,Cata/RhB/H2O2/vis体系能有效地降解RhB,降解最佳条件为:催化剂用量0.6 g.L-1、pH为3.0、H2O2浓度1.5×10-3mol.L-1,反应180 min可完全脱色,且溶铁对催化体系的贡献较小;对2,4-DCP的降解,24 h后,降解率达56%.且该催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,催化剂活性无明显变化.苯甲酸荧光光度法检测到反应体系中产生了高活性氧化物种.OH,反应机制主要是.OH的异相类Fenton过程.     

氯氧铁非均相催化过氧化氢降解罗丹明B

传统芬顿(Fenton)法因反应pH值低、产生大量铁泥等限制其规模化应用.采用化学气相转变法制备氯氧铁(FeOCl)纳米片,选择罗丹明B为模型污染物,研究FeOCl作为类芬顿催化剂催化过氧化氢(H_2O_2)降解罗丹明B性能.通过扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射光谱(XRD)等表征结果显示,FeOCl晶型结构完整、呈现纳米片状,可充分暴露催化活性位点.罗丹明B降解实验结果表明,H_2O_2投量为1. 67 mmol·L~(-1)时,投加200 mg·L~(-1)FeOCl,可使得罗丹明B去除率由15. 5%提高至100%(15 min). FeOCl的催化性能随pH升高而降低,初始pH为3、5和7时,反应15 min后罗丹明B去除率分别为100%、100%和84. 0%,初始pH提升至9,去除率则显著降低至57. 6%.与传统Fenton法比较,FeOCl催化H_2O_2的pH值范围明显拓展,在弱酸性和中性条件下表现出优良的催化性能.自由基淬灭实验表明,FeOCl/H_2O_2体系催化降解罗丹明B起主要作用的是羟基自由基(·OH).电子自旋共振波谱仪测定(EPR)结果表明,单独H_2O_2体系未检测出明显的自由基信号,而投加FeOCl使得·OH信号显著增强,·OH是降解罗丹明B的主要氧化活性物种.     

Fe_3O_4/石墨烯活化过硫酸盐降解罗丹明B废水的研究

利用水热法合成石墨烯负载Fe3O4催化剂,利用X-射线衍射、红外光谱、比表面积等对其进行表征。以Fe3O4/石墨烯为催化剂,活化过硫酸钾降解罗丹明B,考察了石墨烯与Fe3O4配比、催化剂用量、氧化剂浓度、pH值和温度等因素对其降解性能的影响。石墨烯的加入可以显著提高罗丹明B的降解率,氧化剂用量的增加有利于降解反应,弱酸性条件有利于降解;温度升高对罗丹明B降解有利。在该反应体系中存在的自由基以SO-4为主,·OH和O-2为辅。     

纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究

利用水热法制备了纳米铁酸镍,表征了其微观结构和光谱性能,并以罗丹明B溶液作为目标污染物,研究了铁酸镍催化剂的可见光催化性能。结果表明:所制备铁酸镍的微观形貌为由直径200-300 nm左右的类似球形小颗粒组成的大颗粒,平均粒径为95.60 nm,在紫外-可见光谱区均有较强的光吸收。光催化过程中催化剂的适宜用量为0.05 g,少量H2O2的加入有助于提高罗丹明B溶液的降解率。催化剂用量为0.05 g,加入0.4 mL 30%的H2O2,降解50 mL 20 mg/L罗丹明B溶液,模拟太阳光照射240 min后降解率能够达到99.2%。在实际太阳光照射下,240 min后罗丹明B溶液的降解率可以达到85.2%。     

光-Fenton/TiO2催化氧化法降解酸性红B的研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2,将TiO2与Fenton试剂联合用来处理酸性红B模拟废水,研究了在紫外光条件下的降解效果,确定最佳反应条件.实验结果表明,采用TiO2与Fenton试剂联合的方式对酸性红B染料废水进行处理,其降解效果明显优于单一使用TiO2和Fenton法的处理方式.对于初始浓度为100 mg/L的酸性红B模拟染料废水,在TiO2投加量为1 g/L,pH为3,Fe2+为0.15 mmol/L,H2O2为1mmol/L,UV光照时间为60 min时,脱色率可达最佳.     

二茂铁催化光助非均相类Fenton氧化法处理含罗丹明B废水

采用二茂铁(Fc)替代UV/Fenton体系中的催化剂Fe2+,构建了一个新的UV/H2O2/Fc非均相Fenton反应体系,研究了该反应体系对含罗丹明B模拟废水的脱色性能.结果表明,Fc对水中UV/Fenton反应具有良好的催化活性,对罗丹明B起氧化作用的主要物质是·OH和其他活性物质.对水中罗丹明B的氧化脱色反应的催化性稳定,对Fc重复回收利用3次后对模拟废水仍有99%以上的脱色率;UV/H2O2/Fc体系处理罗丹明B的最佳工艺条件是H2O2的浓度为1.5′10-2mol/L,Fc的投加量为0.13g/L,初始pH值在2~6之间.证实了Fc作为光助非均相Fenton体系催化剂的可能性.     

Fenton试剂对水中酚类物质的去除效果研究

采用Fenton试剂对苯酚、对氯酚、2 ,4 二氯酚、2 ,6 二氯酚、间甲酚、对硝基酚和邻硝基酚模拟水样进行处理 ,并考察了H2 O2 及FeSO4 浓度、pH、反应温度和反应时间对Fenton试剂降解酚类物质的影响 ,得出Fenton试剂降解酚类物质非常有效 ,当H2 O2 浓度为4mmol/L、FeSO4 浓度为 0 .5mmol/L ,在pH为 3 ,室温条件下反应 40min则Fenton试剂对试验所做 7种浓度为 50mmol/L的酚类物质的去除率均在 98%以上。为该工艺处理实际含酚废水提供了科学依据。     

金刚烷胺模拟废水Fenton氧化及其中间产物分析

采用Fenton试剂氧化法处理模拟金刚烷胺废水,研究不同反应条件下Fenton试剂对金刚烷胺的去除效果,确定反应的最佳条件。结果表明:当反应温度为常温(23～25℃),pH为4,H2O2投加量为3000mg/L,H2O2与Fe2+的质量比为1.28时,处理含金刚烷胺浓度为500mg/L废水,CODCr去除率为30%～80%,处理效果良好。因此,Fenton试剂可以有效降解金刚烷胺。通过Fenton反应,金刚烷胺废水的可生化性得到提高,B/C由0提高到0.1～0.4。对Fenton氧化金刚烷胺的中间产物的分析发现,Fenton氧化反应5min后,系统中没有检出金刚烷胺。反应30min后,中间产物已基本完全降解。     

UV/Fenton体系中Fe2+/Fe3+的相互转化规律

为了控制UV/Fentan方法中铁元素的用量,合理利用溶解态铁的催化反应过程并提高其降解效率,研究以难生物降解性染料罗丹明B为目标物,通过正交实验和单因素实验确定了UV/Fenton体系的最佳反应条件,并利用一元线性方程模拟了罗丹明B退色反应的的动力学方程.结果显示,当体系的最初pH为3.00,溶液中[Fe2+]=0.180 mmol·L-1、[H2O2]=124.022 mmol·L-1时,UV/Fenton氧化罗丹明B退色符合一级反应动力学方程.研究了总铁含量维持在0.180mmol·L-1、保持紫外光照射、4次向同一UV/Fenton体系中添加1.7mLH2O2,每次反应后Fe2+/Fe3+的循环转化规律和溶液的脱色效果.研究结果表明,每次反应结束阶段(30 min),Fe2+浓度均高于Fe3+浓度,残余液仍具有较强的催化能力,溶液的脱色率达到99.9%;退色反应速率常数始终维持在较高水平,最后一次循环反应结束后,反应速率常数达到0.2547,相对于初始反应速率常数只下降了17%左右.     

Naval derusting wastewater containing high concentration of iron, treated in UV photo-Fenton-like oxidation

The UV photooxidation with Fe(III) and H2O2 was employed to treat a naval derusting wastewater, which contains the high COD (chemical oxygen demand) and various metal concentrations exceptionally with high concentrations of citric acid and iron. Because of its iron containment, the Fenton-like reaction automatically took place with the added amount of H2O2. The decomposition rate was found in a sequence of: UV/H2O2/Fe(III) > UV/H2O2 > Fe(II)/H2O2. Two H2O2 injection methods, single and multiple points, were evaluated. The multiple-point H2O2 injection was more e cient to decompose the citric acid. The decomposition of the synthetic citric acid and the real derusting citric acid wastewater was also compared. The 93% COD reduction of the derusting wastewater was achieved using the UV/H2O2/Fe(III) treatment.     

Heterogeneous Fenton-like degradation of 4-chlorophenol using iron/ordered mesoporous carbon catalyst

Ordered mesoporous carbon supported iron catalysts(Fe/OMC) were prepared by the incipient wetness impregnation method and investigated in Fenton-like degradation of 4-chlorophenol(4CP) in this work. XRD and TEM characterization showed that the iron oxides were well dispersed on the OMC support and grew bigger with the increasing calcination temperature. The catalyst prepared with a lower calcination temperature showed higher decomposition efficiency towards 4CP and H2O2, but more metals were leached. The effect of different operational parameters such as initial pH, H2O2 dosage, and reaction temperature on the catalytic activity was evaluated. The results showed that 96.1% of 4CP and 47.4% of TOC was removed after 270 min at 30°C, initial pH of 3 and 6.6 mmol/L H2O2. 88% of 4CP removal efficiency was retained after three successive runs, indicating Fe/OMC a stable catalyst for Fenton reaction. 4CP was degraded predominately by the attack of hydroxyl radical formed on the catalyst surface and in the bulk solution due to iron leaching. Based on the degradation intermediates detected by high performance liquid chromatography, possible oxidation pathways were proposed during the 4CP degradation.     

Cu-Al2O3中骨架铜类芬顿催化去除水中有机污染物

为解决传统铁基芬顿催化剂在水体通常酸碱(pH6)条件下活性低的问题,采用简单共沉淀法制备了Cu掺杂的Al_2O_3类芬顿催化剂.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见(UV-vis)吸收光谱分析表明,Cu-Al_2O_3中铜掺杂的质量分数低于4.77%时,催化剂中铜主要以Cu~(2+)和Cu~+的形式共存于Al_2O_3的骨架结构中,形成Al—O—Cu键;过量的铜掺杂会导致外骨架铜物种如铜氧化物团簇的存在.以难降解有机污染物2-氯苯酚(2-chlorophenol,2-CP)和染料罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标污染物,对Cu-Al_2O_3的类芬顿催化性能进行了详细地研究.结果表明,骨架铜物种在中性温和条件下对2-CP和Rh B显示出很高的催化去除效率和稳定性,反应2 h,Cu-Al_2O_3(Cu质量分数4.77%)对2-CP的去除率达到54%,相应的TOC去除率达到49%,而铜离子溶出浓度仅为0.025 5 mg·L-1,而Cu-Al_2O_3(Cu质量分数7.58%)由于外骨架铜的存在导致催化活性增加缓慢和稳定性下降.ESR测试结果表明,·OH和HO_2~-/O_2~-·是反应中主要的活性物种.     

TiO2及负载Fe(Ⅲ)可见光催化H2O2降解扑草净的协同效应

以TiO2P25(TIO-P25)及Fe(NO3)3为前驱物制备TiO2负载Fe3+多相催化剂Fe/TIO-P25,研究Fe/TIO-P25可见光催化H2O2降解扑草净的协同效应.XRD、XPS、EDS及SEM结果表明,Fe元素以Fe2O3形式高度分散于TiO2表面,负载量约1.5%(wt%),未对TIO-P25的粒径及形貌产生明显影响,Fe/TIO-P25的粒径约20~40nm;光催化结果表明,Fe/TIO-P25能可见光催化H2O2降解扑草净,反应30min降解率达100%,远大于TIO-P25的催化活性,负载Fe与TIO-P25之间存在明显的协同效应;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,扑草净的降解涉及较单纯羟基自由基(·OH)过程更为复杂的反应机理.     

Photo-degradation of Acid-red 3B dye catalyzed by TiO2 nanotubes

Introduction A s one kind of novel functional m aterial, TiO 2 nanotube has been found potential applications in solar cell (B arbe et al., 1997), sem iconductor device (V inodgopal et al., 1993) and catalyst supports (Idakiev et al., 2005) etc. Since K a…     

TiO2/硅藻土光催化氧化降解甲基橙的研究

使用经过预处理的硅藻土做载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载二氧化钛光催化剂,利用XRD和EDS对其进行表征.通过分析光催化反应的主要影响因素,研究了硅藻土负载二氧化钛光催化剂对甲基橙的催化降解效果.结果表明：负载3次,在550℃焙烧2h,制备出的负载型催化剂催化活性较高,催化剂上的TiO2为锐钛矿结构.当催化剂投加量为lg/L,溶液初始浓度为15 mg/L,pH为3,H2O2为2 mmol/L时,对甲基橙的降解效果达到最佳.     

由贵金属取代的钙钛矿催化剂对碳烟的催化性能

用柠檬酸法制备了不同贵金属取代的钙钛矿LaCo0.96X0.04O3(X为Pt、Pd、Rh、Au、Ag)催化剂,用热重法测试了催化剂对碳烟的催化活性,采用程序升温还原法(H2-TPR)、X-射线衍射仪(XRD)、能量谱仪(EDS)和红外光谱(FTIR)对催化剂进行了测试.结果表明,催化剂LaCo0.96Ag0.04O3催化活性最高,起燃温度为449℃,远低于LaCoO3的504℃;各贵金属取代的钙钛矿LaCoO3的TPR还原峰变化各异;XRD特征峰的衍射角向高角度偏移,说明各贵金属进入了钙钛矿结构相;能谱图显示各贵金属进入钙钛矿相的量不同.     

微波耦合类Fenton处理水中对硝基苯酚

针对对硝基苯酚环境危害大、难生物降解的特点,为克服传统Fenton适用pH范围窄的缺点,制备了CuO催化剂,并对微波耦合类Fenton氧化对硝基苯酚溶液进行了实验研究,考察了H2O2投加量、催化剂投加量、微波功率、辐照时间、溶液初始pH对PNP去除效果的影响.结果表明,在H2O2和催化剂投加量分别为0.06mol/L和0.3g/L,微波功率125W,不调节溶液初始pH(约为6)的条件下,初始浓度为50mg/L的PNP溶液反应6min去除率达92%, TOC去除63%.比较不同氧化体系,得到微波能够增大微波耦合类Fenton体系中?OH的生成量,从而提高对PNP的去除率.实验表明,CuO催化微波耦合类Fenton作为一种新型类Fenton反应,能克服传统Fenton适用pH范围窄的局限性,并且显著提高反应效率,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.