维生素B12协同纳米Fe/Cu双金属对五氯酚的催化降解与机理

针对水中含氯有机物的脱氯降解,制备了Fe/Cu双金属纳米颗粒,并引入维生素B12,研究铜负载率和维生素B12的剂量对以五氯酚为典型污染物的脱氯效果。结果表明：维生素B12和纳米零价铜能够有效提升五氯酚的脱氯速率及脱氯程度,脱氯率从4.52%增加到78.55%,降解产物从四氯酚进一步降解为苯酚。实验发现增加铜负载率可使双金属比表面积增大,催化活性位增多;增加维生素B12浓度可促进体系电子传递,使体系还原反应活性提升。铜负载率和维生素B12浓度过大均会使体系反应速率减缓甚至抑制。实验优化铜负载率为10%（质量分数）,维生素B12浓度为20 mg·L-1。探讨纳米零价铜和维生素B12的催化机理,以期对降解含氯有机物提供可操作性的参考。     

Pd/Fe催化脱氯水中PCE的动力学研究

以GC-MS为分析方法,采用Pd／Fe双金属对水溶液中四氯乙烯（PCE）进行了催化还原脱氯处理,考察了PCE初始浓度、钯含量、Pd／Fe用量和溶液初始pH值等各因素对脱氯效果影响及还原动力学规律。结果表明,Pd／Fe双金属对PCE有较好的还原脱氯效率,反应遵循准一级反应动力学规律,以反应物PCE浓度为参照的反应速率常数K变化范围为0．019min^-1～0．16min^-1,对应的PCE半衰期从6min到36min,揭示反应有可能是在过量的Pd／Fe双金属表面进行。当PCE溶液初始浓度为1mmol／L,投加1．2g钯含量为0．03％的Pd／Fe双金属,在25℃下反应60min,PCE的脱氯率达到95％以上。增大钯含量和Pd／Fe用量可有效提高脱氯率,在初始pH值为弱酸性条件下有利于还原脱氯反应进行。     

Ni/Fe/Al2O3·PVDF催化还原剂的表征及制备过程优化

在PVDF基体改性的基础上,采用浸渍法制备出Ni/Fe/Al₂O₃·PVDF催化还原剂。通过对一氯乙酸的脱氯效果研究,对交联液配比及交联时间、不同浓度硫酸镍浸渍时间、镍铁比等因素进行优化,实验优化结果表明,Ni/Fe/Al₂O₃·PVDF催化还原剂对一氯乙酸脱氯60 min脱氯率达到64%。经SEM表征,制备出的双金属在膜载体表面及断面分布均匀,呈球状和片状结构且双金属未发生团聚。     

钯/铝双金属体系对3-氯酚的脱氯降解

研究了钯/铝双金属体系对水相中3-氯酚的催化脱氯降解效果,通过置换沉积制备了钯/铝双金属颗粒,考察了该双金属颗粒的稳定性以及溶液pH和钯负载量对脱氯效果的影响。结果表明,pH在4.0以下的酸性条件,钯负载量在1.43%时,可实现水相中3-氯酚的有效脱氯,反应30 min后0.389 mmol/L的3-氯酚转化率可达99%以上,产物主要为苯酚,而钯/铝颗粒在重复测试中能保持较好的稳定性,这与铝基材表面自发形成的氧化膜有关。钯/铝材料表征的结果表明,钯颗粒高度分散在铝基材表面,并极大地提高了铝基材的表面积,从而有助于后续的脱氯反应。     

Ni／Fe／Al2O3·PVDF催化还原剂的表征及制备过程优化

在PVDF基体改性的基础上,采用浸渍法制备出Ni／Fe／Al2O3PVDF催化还原剂。通过对一氯乙酸的脱氯效果研究,对交联液配比及交联时间、不同浓度硫酸镍浸渍时间、镍铁比等因素进行优化,实验优化结果表明,Ni／Fe／Al2O3PVDF催化还原剂对一氯乙酸脱氯60min脱氯率达到64％。经SEM表征,制备出的双金属在膜载体表面及断面分布均匀,呈球状和片状结构且双金属未发生团聚。     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用,给人类带来了较大危害.为此,采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理.试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标,选用L25(56)正交试验方案,考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素.结果表明,pH值这一因素有极显著影响;在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下,获得了99.5%的脱氯率,为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径.     

纳米钯?铝双金属对水中3-氯酚的脱氯降解研究

采用置换沉积法制备了纳米钯/铝双金属催化剂,氢解还原去除水相中难降解有毒有机物3-氯酚(3-CP),考察了溶液pH、钯负载量、纳米钯/铝双金属投加量、反应温度对脱氯效果的影响并解析相关反应机制。结果表明:(1)初始pH 3.0时,沉积液中93.25%(质量分数,下同)～96.67%的钯可有效负载于铝材上。(2)在pH为3.0、纳米钯/铝双金属投加量为2g/L、钯负载量为1.16%(质量分数)、反应温度为25℃下降解初始摩尔浓度为0.389mmol/L的3-CP,反应终了时脱氯率在99%以上。利用纳米钯/铝双金属降解氯代有机污染物具有高效低耗的优势,在实际应用上具有较好的前景。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒,研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2,3-DCP、2,4-DCP和2,6-DCP）的脱氯反应。结果表明,合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好,粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果,3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2,6-DCP〉2,4-DCP〉2,3-DCP,脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

纳米铁系双金属-微生物体系去除地下水NO-3-N研究

采用不同液相还原法制备纳米Fe0、Fe/Ni和Fe/Cu粒子,将其与反硝化细菌混合应用于地下水NO3--N去除研究。考察3种体系对NO3--N去除速率的影响,并对其脱氮产物及RNA水平上纳米铁系双金属对反硝化细菌的毒性效应进行了分析和讨论。结果表明,9 d内纳米Fe0体系可完全将NO3--N去除,过程中伴随NO2--N先升高后降低的生成趋势,NH 4+-N生成52%;纳米Fe/Ni体系脱氮速率最快,6 d内可将NO 3--N完全去除,几乎未检测到NO 2--N的生成,而NH 4+-N的转化率高达69%;纳米Fe/Cu体系7 d内可将NO3--N去除完全,NH4+-N的生成率降低,仅39%,但是出现33%NO2--N积累。从反应前后反硝化细菌总RNA浓度变化看,3种纳米粒子对反硝化细菌的毒性大小为纳米Fe/Ni﹥纳米Fe/Cu﹥纳米Fe0。     

反应条件对Cu/Ni/Fe类水滑石去除CS2的影响

采用共沉淀法合成Cu/Ni/Fe三元类水滑石衍生氧化物作为催化剂,从反应温度、空速、进口浓度、氧含量和相对湿度等方面考察了该催化剂对二硫化碳（CS2）催化水解性能的影响以及不同反应条件对催化剂硫容的影响。实验结果表明：当反应温度为60~70℃、反应空速为2 000~4 000 h-1、进口浓度为100~340 mg·m-3、相对湿度为0.47%~0.67%时,该催化剂具有较高的脱硫效果和工作硫容;O2含量的增加促进了水解产物H2S氧化为硫酸盐,进而堵塞催化剂的碱性位,加快了催化剂中毒失活;H2O和CS2之间存在竞争吸附,一定含量的水蒸气有利于CS2的水解反应,而过高含量的水会阻碍水解反应的进行,导致催化剂失活。     

Dechlorination of chlorinated hydrocarbons by bimetallic Ni/Fe immobilized on polyethylene glycol-grafted microfiltration membranes under anoxic conditions

In this study, the dechlorination of chlorinated hydrocarbons including trichloroethylene (TCE), tetrachloroethylene (PCE) and carbon tetrachloride (CT) by bimetallic Ni/Fe nanoparticles immobilized on four different membranes was investigated under anoxic conditions. Effects of several parameters including the nature of membrane, initial concentration, pH value, and reaction temperature on the dechlorination efficiency were examined. The scanning electron microscopic images showed that the Ni/Fe nanoparticles were successfully immobilized inside the four membranes using polyethylene glycol as the cross-linker. The agglomeration of Ni/Fe were observed in poly(vinylidene fluoride), Millex GS and mixed cellulose ester membranes, while a relatively uniform distribution of Ni/Fe was found in nylon-66 membrane because of its hydrophilic nature. The immobilized Ni/Fe nanoparticles exhibited good reactivity towards the dechlorination of chlorinated hydrocarbons, and the pseudo-first-order rate constant for TCE dechlorination by Ni/Fe in nylon-66 were 3.7-11.7 times higher than those in other membranes. In addition, the dechlorination efficiency of chlorinated hydrocarbons followed the order TCE > PCE > CT. Ethane was the only end product for TCE and PCE dechlorination, while dichloromethane and methane were found to be the major products for CT dechlorination, clearly indicating the involvement of reactive hydrogen species in dechlorination. In addition, the initial rate constant for TCE dechlorination increased upon increasing initial TCE concentrations and the activation energy for TCE dechlorination by immobilized Ni/Fe was 34.9 kJ mol⁻¹, showing that the dechlorination of TCE by membrane-supported Ni/Fe nanoparticles is a surface-mediated reaction.     

CS-Fe和CS-Fe/Ni的制备及其用于去除钴离子

以氯化铁为铁源,硼氢化钠为还原剂,壳聚糖为稳定剂,采用液相还原法制备壳聚糖稳定纳米铁（CS-Fe）;并以氯化铁为铁源,硫酸镍为镍源,硼氢化钠为还原剂,壳聚糖为稳定剂,采用液相还原共沉淀法制备壳聚糖稳定纳米铁镍（CS-Fe/Ni）。通过SEM、EDS、XRD、FT-IR等表征手段,对所制备的CS-Fe和CS-Fe/Ni的形貌及微观结构进行表征,并以Co²⁺为目标去除物评价CS-Fe和CS-Fe/Ni的反应活性。初步研究表明,制成的CS-Fe含有单质纳米铁,颗粒多数以30~90 nm球形颗粒为主;而CS-Fe/Ni材料中含有纳米铁镍,颗粒多数以30~60 nm球形颗粒为主;在相同的实验条件下,反应60 min,CS-Fe/Ni对Co²⁺的去除率高达100%,但是CS-Fe仅为88%,即CS-Fe/Ni对Co²⁺的去除率比CS-Fe高。     

微米Cu／Fe对污染土壤洗脱液中有机氯农药的降解

以表面活性剂TritonX-100（TX-100）为洗脱剂,某有机氯农药（organochlorinepesticides,OCPs）污染场地土壤为对象,七氯、氯丹和灭蚁灵为目标污染物,研究微米Cu／Fe双金属对污染土壤洗脱液中OCPs的降解效果。考察了洗脱液中OCPs初始浓度、洗脱液pH值、微米零价铁加入量和cu负载量对Cu／Fe去除OCPs效果的影响。结果表明,微米Cu／Fe可以有效的去除土壤洗脱液中目标污染物。当微米零价铁加入量为1．0g（25g／L）,cu负载量为1．0％,洗脱液pH值为6．89时,Cu／Fe对2号土壤洗脱液中七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵的去除效果最好,去除率分别为100．0％、99．3％、80．8％和71．1％。洗脱液中OCPs初始浓度越低,微米零价铁加入量越大,Cu／Fe对OCPs去除率越高;偏酸性条件有利于Cu／Fe对γ-氯丹和灭蚁灵的去除,而α-氯丹在中性条件下去除效果最好;1号土壤和2号土壤洗脱液的最佳铜负载量分别为2．O％和1．0％。     

铁碳微电解与微生物共作用降解BDE-209

BDE-209是世界上应用最为广泛的溴代阻燃剂之一,同时也是环境介质中普遍存在的一类强亲脂性、高生物累积性的持久性有机污染物.鉴于其生物难降解特性,尝试采用铁碳微电解技术强化其微生物降解.研究中,首先采用单因素实验确定了反应体系的铁粉最佳投加量(0.1 g)及最佳的铁碳比(1:1),进而探讨了铁碳微电解体系促进BDE-209脱溴的降解机制.铁碳微电解体系处理BDE-209时,体系中pH及ORP值有明显的波动,反应120 h后降解率达53.0%;而铁碳微电解体系与微生物共作用体系中,120 h后BDE-209降解率可达到77.5%,降解产物主要为九溴、八溴以及七溴等低溴代联苯醚.实验结果表明,铁碳微电解与微生物共作用能够有效提高BDE-209的生物降解效率.     

Fe/沸石对偶氮染料活性黑5的催化降解

为了对水中偶氮染料活性黑5的去除进行研究,通过沉淀法在沸石上负载Fe2O3制备出一种具有较高催化活性的催化剂,采用X-射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对其结构和形貌进行了表征,并利用Fe/沸石进行非均相Fenton反应处理模拟染料废水的研究,考察不同操作条件对活性黑5降解效果的影响。实验结果表明,活性黑5的脱色率随催化剂投加量的升高而升高,但是随着染料初始浓度的升高而降低。H2O2浓度和pH的升高均使得活性黑5的脱色率先升高而后降低。在最佳pH为3,最佳H2O2浓度为200 mg·L-1的条件下,活性黑5的脱色率达到最大,为95.7%。通过对催化剂Fe/沸石稳定性研究,发现经5次连续循环使用后,活性黑5脱色率仍然可保持在94%以上,说明该催化剂具有良好的循环使用性能。