Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系光降解黄连素

紫外光(UV)照射下,利用Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对黄连素(berberine)的降解反应进行研究。探讨Fe(Ⅲ)、富马酸盐(fumarate)和黄连素的初始浓度及溶液pH值对黄连素降解率的影响,并对黄连素的降解过程进行了动力学分析和机理分析。结果表明,在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对黄连素有较好的降解效果。当Fe(Ⅲ)和富马酸钠初始浓度分别为25μmol/L和250μmol/L,溶液pH值为3.0时,紫外光照75 min后黄连素降解率接近91%。在pH 2.0~6.0范围内,pH值越大黄连素的降解率越低;Fe(Ⅲ)和富马酸盐初始浓度的增大能促进黄连素的降解;而随着黄连素初始浓度的增大,其降解率逐渐降低。动力学分析表明,黄连素光降解过程符合一级动力学。利用异丙醇和硫脲猝灭法证明Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系在光反应过程中产生了羟基自由基和超氧负离子自由基。通过紫外光谱、红外光谱、TOC检测和GC-MS分析表明,在紫外光照射下黄连素在Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系中结构被破坏,降解为小分子物质。     

改进Fenton体系处理蒽醌染料的研究

以活性艳蓝KN-R作为研究对象,用UV/Fenton和solar/Fenton/草酸(H2C O4)体系对其进行处理,对反应体系的影响因素作综合的评价.得到处理蒽醌染料废水的最佳条件:dye(活性艳蓝KN-R):Fe2 :H2O2:H2C2O4为5:1:15:1.5,pH为3.0,反应时间为40 min.在最佳条件下,solar/Fenton/H2C2O4体系脱色率达到100%,COD和TOC去除率分别达到87%和66%以上.改进的Fenton方法能使难降解有机染料迅速脱色,矿化程度较高.并对此体系处理活性艳蓝KN-R废水的脱色过程进行动力学模拟,得到此反应为拟一级反应.     

亚铁羟基络合物还原转化水溶性偶氮染料

偶氮染料是印染工艺中应用最广泛的一类染料,目前染料废水脱色是污水处理难题。亚铁混凝处理染料废水过程中可能存在亚铁的还原作用,本实验制备了比溶解态亚铁更具还原反应活性的亚铁羟基络合物(ferrous hydroxycomplex,FHC),以5种不同类型的水溶性偶氮染料为目标污染物,研究FHC还原水溶性偶氮染料的脱色性能。实验结果表明,FHC对活性艳红X-3B、酸性大红GR和阳离子红X-GRL有较好的还原脱色效果,仅投加含铁89.6 mg/L的FHC,染料脱色率达到90%以上,继续增大FHC投加量可以完全脱色;中性枣红GRL的FHC还原脱色效果较差,需加入313.6 mg/L的FHC才能达到90%以上脱色率;134.4 mg/L的FHC能够将直接耐酸大红4BS完全脱色,但其脱色主要以混凝沉淀为主;溶液pH对FHC的还原性能产生重要影响,FHC还原染料脱色的适宜的pH值范围为4～10。该研究为亲水性染料脱色提供了一种新的技术,也为FHC运用于印染废水脱色提供了理论基础。     

Fe(0)-EDTA-空气体系降解活性黑染料废水

利用Fe(0)-EDTA-空气(ZEA)体系处理活性黑模拟染料废水。考察了活性黑初始浓度、反应温度、EDTA浓度和溶液酸度对降解效果的影响,用紫外可见吸收光谱检测了染料的降解过程。结果表明,Fe(0)-EDTA混合物在室温常压下,能够活化空气中的氧分子,进而使染料快速降解,升高温度和增加溶液酸度均能提高降解率。在pH为5.35,活性黑初始浓度为25 mg/L,EDTA浓度为0.1 mmol/L,Fe粉用量0.20 g,温度25℃时,脱色率达到95.60%,符合1级反应动力学。     

铁电极活化过硫酸盐对金橙G的降解

研究了铁电极活化过硫酸盐(EC/PDS)产生的具有强氧化性的硫酸根自由基(SO_4~-·)对溶液中金橙G(orange G,OG)的氧化降解行为。重点考察了电流强度、PDS投加量、金橙G初始浓度、溶液初始pH值以及共存阴离子对金橙G降解速率的影响。实验结果表明:相比单独絮凝(EC)和投加过硫酸盐(PDS),EC/PDS体系能够有效地去除金橙G;金橙G的去除效率随着电流强度的增大而增大,随着PDS投加量的增大而增大,随着金橙G初始浓度增大而减小;较低的溶液pH值更利于OG的降解。水中共存阴离子对金橙G的降解存在着不同程度的抑制作用:PO_4~(3-)CO_3~(2-)Cl~-。此外,通过加入不同的淬灭剂(甲醇和叔丁醇),确定了体系中主要存在的自由基。     

UV/Fe~0体系降解邻苯二甲酸二乙酯的研究

尝试利用UV/Fe0体系降解邻苯二甲酸二乙酯(DEP)废水,探讨了pH、Fe0投加量、DEP初始浓度等影响因素对降解效果的影响。结果表明,对于24mg/L的DEP废水,在pH=3、Fe0投加量为20mg/L时,反应60min后的DEP降解率可达93.5%,并且该降解过程符合准一级反应动力学规律;在UV/Fe0体系降解DEP过程中,Fe2+、Fe3+浓度均在反应一定时间后趋于平衡,并且Fe2+的浓度始终高于Fe3+;UV、Fe0在DEP的降解中存在协同作用。UV/Fe0体系对DEP废水具有良好的降解效果,并且不需要额外添加高价的H2O2,为DEP废水的工业化处理提供了一种较好的方法。     

Fenton氧化法深度处理丙烯腈废水的研究

以丙烯腈(AN)废水为研究对象,在正交实验基础上深入研究了Fenton反应体系中pH值、Fe2+浓度、H2O2浓度、温度、UV和C2O2-4对降解效果的影响,分析了不同因素作用机理,确定了最佳操作条件pH=3、[Fe2+]=400mg/L、[H2O2]=400mg/L、反应温度40℃,在此条件下丙烯腈降解率达80%以上。同时发现在紫外光、C2O2-4对Fenton试剂的协同作用下,降解率可提高10%左右。     

零价铁活化过硫酸钠降解含油废水

将零价铁活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术应用于处理含油废水。研究了过硫酸钠浓度、零价铁投加量、p H值对油降解率的影响,分析了反应过程中S2O2-8和Fe2+的浓度变化。通过投加柠檬酸强化了降解效率,并探讨了油降解的动力学过程。结果表明,零价铁活化产生硫酸根自由基是处理含油废水行之有效的手段。当过硫酸钠浓度119 mg·L~(-1)、Fe0投加量为50 mg·L~(-1)、p H=1.0,反应4 h后油降解率达到79.26%。Fe/Ps体系中,存在不同的主反应过程,其中Fe2+为主要活性物质,其浓度与降解速率正相关。适量投加柠檬酸可以优化控制Fe2+浓度,油降解率可提高20.64%。油降解动力学过程用准一级动力学方程描述。     

Fe0-厌氧微生物体系处理活性艳红X-3B的试验研究

采用间歇式摇床试验,研究了葡萄糖共基质条件下Fe0-厌氧微生物体系中Fe0投加量、pH值、染料初始浓度对活性艳红X-3B模拟废水脱色率的影响,比较了Fe0-厌氧微生物、纯厌氧微生物及纯Fe03种体系中废水的脱色效果.结果表明:Fe0-厌氧微生物体系中初始浓度(50～500 mg/L)对活性艳红X-3B的脱色率影响不大;而Fe0投加量、pH值存在一个最佳范围;当Fe0投加量为260 mg/L,pH值为6.0,污泥浓度为0.35 g VSS/L,停留时间约为30 h时,体系中活性艳红X-3B的脱色率可达90%左右,比相同试验条件下纯Fe0、纯厌氧微生物体系达到此脱色率所需时间分别缩短了约1/2、7/10.在Fe0-厌氧微生物体系中,由紫外可见分光光度分析可推测活性艳红X-3B的脱色机理主要是其偶氮键发生断裂,生成苯胺和萘类物质,而且苯胺和萘类物质能得到进一步降解.     

超声波/零价铁降解对氯苯胺性能及机理研究

在超声波/零价铁体系中考察了溶液初始pH值、浓度对对氯苯胺降解的影响.在pH值为3～11范围内最佳条件为pH=9;初始浓度为0.1、0.2和0.4 mmol/L时的降解率(180 min)分别为83.2%、63.5%和36.1%.对氯苯胺在单纯铁粉、单纯超声波和超声波/零价铁3种体系中降解符合拟一级反应动力学规律,速率常数分别为6.83×10-4、3.95×10-3和1.01×10-2 min-1,增强因子为218%,表明铁粉与超声波对对氯苯胺降解有明显的协同效应.在体系中加入自由基捕捉剂正丁醇能抑制对氯苯胺的降解,证实对氯苯胺降解主要是依靠羟基自由基的氧化作用.     

丙酮酸钠光解引发染料水溶液的脱色

对丙酮酸钠紫外光解所引发的染料橙黄Ⅱ的脱色进行了研究,讨论了pH值、丙酮酸钠初始浓度、染料初始浓度及外加Fe(Ⅲ)对橙黄Ⅱ光致脱色的影响,比较了4种染料的脱色效果,并对反应机理进行了初步探讨.实验表明,丙酮酸盐对染料有较高的光降解脱色效率;pH为3.0～8.0的范围内,橙黄Ⅱ都有很高的脱色率;丙酮酸盐的初始浓度越大,橙黄Ⅱ脱色率和反应初始速率越大;橙黄Ⅱ浓度越大,其脱色率越低,但反应初始速率变化不大;外加Fe(Ⅲ)会抑制橙黄Ⅱ脱色;Fe(Ⅲ)-丙酮酸在水体中也能产生·OH;橙黄Ⅱ的脱色是由丙酮酸钠光解产生的活性自由基等所致,但不是·OH.     

醌介体催化强化酸性红B生物脱色

考察了5种结构相似的醌介体(AQS、2,7-AQDS、AQDS、1,5-AQDS和α-AQS)对酸性红B生物脱色的催化强化作用。结果表明,反应进行至5 h,在0～0.24 mmol/L AQS的浓度范围内,最高脱色率达89%(0.24 mmol/L),相对于空白组(28%)提高约3.2倍,且零级反应速率常数K与介体浓度呈正相关线性关系,K=56.571CAQS+22.616(R2=0.9012);最适实验条件为AQS浓度0.24 mmol/L,0.25%NaCl,温度35℃,pH 7;在此实验条件下,5种醌介体相对于空白组脱色效率分别提高了1.14～1.53倍,体系氧化还原电位降低了38～87 mV。本研究为解决偶氮染料生物脱色技术存在的降解速率低的问题提供了新的思路。     

活性炭负载Fe~(3+)催化H_2O_2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3+负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度催化剂投加量H2O2投加量溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3+浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。     

铜铈复合氧化物催化降解甲基橙

采用水热法制备的铜铈复合氧化物能够直接催化降解甲基橙,探究了铜铈摩尔比、pH、投加量对催化降解效果的影响。研究发现,pH=3.5、Cu/Ce=1、投加量1.0 g·L~(-1)时,甲基橙的降解效果最佳。在0.5～1.0 g·L~(-1)之间时,随着投加量的增加,甲基橙的脱色速率加快,脱色率也有所增加。随着溶液中的pH逐渐下降,甲基橙脱色率有所增加,pH=3.5时,甲基橙脱色率最高;而进一步降低pH至3.0时,脱色率反而下降,可能是强酸腐蚀了金属氧化物表层,降低了甲基橙的降解效果。甲基橙主要因其被降解而脱色,促使甲基橙脱色的活性物质为·OH,且与体系中的分子氧有关,反应过程消耗一定的H+。     

光/电Fenton牺牲阳极法降解有机污染物

采用Fe片为阳极和石墨为阴极,在可见光(λ450 nm)照射并外加电压条件下,以有机染料橙Ⅱ(orangeⅡ)及有机无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)为目标化合物,探讨了光/电Fenton牺牲阳极法降解有机污染物的最佳反应条件,结果表明,在电压=3 V,pH=3.0,H2O2浓度为5×10-5mol/L时,orangeⅡ的降解效果最好,反应10 h矿化率可达到78%,210 min内2,4-DCP降解率为91.4%。通过对光/电Fenton体系原位循环伏安参数测定及过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法检测光/电Fenton降解orange II过程中H2O2和羟基自由基(.OH)的变化,表明orangeⅡ降解过程涉及.OH历程。     

光助Ce-Fe/Al2O3催化H2O2降解阳离子红GTL模拟废水

利用Ce-Fe/Al2O3为催化剂的非均相光Fenton体系降解阳离子红GTL模拟废水,考察了H2O2浓度、催化剂用量、初始pH值及不同工艺过程对降解效果的影响,通过紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、XPS手段研究铁在反应中的价态变化.结果表明,在11 W低压汞灯照射下,非均相光Fenton体系能够有效地降解结构稳定的阳离子红GTL,在pH 6,反应温度20℃,时间90 min,Ce-Fe/Al2O3 2 g/L,H2O2浓度340 mg/L,含50 mg/L阳离子红GTL模拟废水TOC去除率为92.40%;光Fenton反应中Fe(Ⅲ)转化为Fe(Ⅱ).     

微波强化Cu/Fe_3O_4/活性炭-过硫酸钠催化氧化邻苯二甲酸二丁酯的研究

为探索微波、过渡金属对过硫酸盐的活化效应,采用微波强化活性炭负载铁铜(Cu/Fe_3O_4/AC)催化过硫酸钠(SPS)处理邻苯二甲酸二丁酯(DBP)废水,研究了影响DBP降解效果的主要因素,并比较了不同工艺对DBP的降解效果。结果表明,微波强化Cu/Fe_3O_4/AC-SPS体系降解DBP的主要影响因素有反应温度、反应时间、SPS投加量以及初始pH。最佳反应条件下(温度为70℃、反应时间为25min、SPS∶DBP(摩尔比)为50∶1、初始pH为7.0),投加0.1g Cu/Fe_3O_4/AC,DBP去除率达到96.96%,微波、Cu/Fe_3O_4/AC和SPS发生协同效应。     

钴铁镍三元水滑石催化PMS降解水中刚果红

采用化学共沉淀法制备由过渡金属钴、铁、镍组成的磁性三元水滑石Co Fe Ni-LDH,催化过硫酸氢钾(PMS)产生SO-4·自由基,降解水中偶氮染料刚果红(CR),系统地考察了初始pH、催化剂投加量、PMS投加量对降解CR的影响。实验结果表明:在pH=4.0~10.0范围内,Co Fe Ni-LDH/PMS催化体系对CR的降解速率均较高;随着Co Fe Ni-LDH和PMS投加量的增加,CR的降解速率也逐渐加快。3次循环再生实验后,Co Fe Ni-LDH对CR的降解率在20 min内依然保持在88%左右。实验结果表明,这种新型磁性三元水滑石不仅具有高效的催化效果而且易于从水中分离,在有机染料废水的处理方面,有着良好的前景。     

亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐降解水溶液中萘普生

在不同pH值、Fe2浓度和过硫酸氢钾复合盐(PMS)浓度下,探究降解萘普生(NPX)的最佳条件,并通过分批投加Fe2+和改变投加顺序的方式,提高降解NPX的效率.结果表明,NPX在pH =3的条件下,降解效果最好;Fe2+浓度改变时,PMS/Fe2+/NPX=1/0.75/1条件下,NPX去除率最高;分批投加Fe2+和先投加Fe2+均可大幅提高NPX去除率.缓慢少量的产生硫酸根自由基(SO4--)更利于处理有机物,Fe2+的浓度则在产生自由基方面起着重要作用.     

抗坏血酸强化Fe(Ⅲ)催化过碳酸钠体系降解水溶液中乙苯

采用还原剂抗坏血酸(AA)强化Fe(Ⅲ)催化过碳酸钠(SPC)体系处理水溶液中的乙苯(EB),考察SPC浓度、Fe(Ⅲ)浓度、AA浓度、溶液初始pH及无机阴离子浓度等对EB降解效果的影响,探讨AA在SPC/Fe(Ⅲ)体系中的作用,确定EB降解过程中起主导作用的自由基。结果表明,AA的存在可促进Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循环,明显提高EB的降解效率,AA与Fe(Ⅲ)最佳摩尔比为1∶2。SPC/AA/Fe(Ⅲ)体系中EB的降解随溶液初始pH的升高而降低,溶液中存在的HCO_3~-会抑制EB的降解。化学探针实验、电子顺磁共振检测及自由基清扫实验表明,该体系中有·OH和O_2~-·产生,·OH对EB的降解起主要作用。