Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

静电纺丝法制备CaIn2O4-In2O3纳米带及其光催化性能

利用静电纺丝技术原位制备了准一维结构CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带.采用XRD、SEM、TEM、EDS、UV-vis DRS、N_2吸附-脱附曲线等对合成的光催化剂进行表征,并以对苯二甲酸(TA)为分子探针物质,结合荧光技术探讨了光催化反应过程中·OH自由基的变化.以亚甲基蓝(MB)为降解目标物,考察了CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带的光催化活性,并研究了溶液pH及MB初始浓度对其光催化活性的影响.研究结果表明,宽度约为(663±75) nm的CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带由直径约为80 nm的纳米颗粒组成,且纳米颗粒之间有一定的孔隙.模拟太阳光辐照120 min,MB的降解率为76%,且降解过程服从一级动力学模型.CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带在酸性环境中显正电性,且光催化反应体系中·OH自由基的生成量随反应时间线性增加.CaIn_2O_4与In_2O_3的耦合使得合成的光催化剂在模拟太阳光下具有良好的光催化活性.     

羟胺强化过渡金属活化过硫酸盐降解磺胺甲恶唑

以典型磺胺类抗生素—磺胺甲恶唑(SMZ)为降解对象,选取赤铁矿(α-Fe_2O_3)、氧化钴(Co_2O_3)和氧化铜(CuO)3种过渡金属氧化物(M_xO_y),研究了羟胺(HA)对3种过渡金属氧化物活化过硫酸盐(PDS)降解SMZ的强化效果及机理.结果表明,HA对M_xO_y/PDS体系降解SMZ具有明显的促进作用,初始HA、PDS、M_xO_y和SMZ浓度均对SMZ的降解具有重要影响.电子顺磁共振(EPR)实验结果证实,α-Fe_2O_3/HA/PDS和Co_2O_3/HA/PDS体系中的主要活性自由基是·OH,而CuO/HA/PDS体系中SMZ的降解并不依赖于自由基的生成,表面活化态PDS是降解SMZ的主要活性物种.此外,采用高效液相色谱-离子阱质谱联用仪(HPLC-ESI-MS)检测了SMZ在Co_2O_3/HA/PDS体系中的降解产物.结果表明,SMZ主要通过3条路径进行降解矿化,分别为氨基官能团的硝基化、不饱和碳碳双键的羟基加成及磺胺键的断裂.     

基于EPR技术的5种纳米金属氧化物光生活性物种的形成研究

纳米金属氧化物的光化学性质使其成为新的催化剂和杀菌剂,而活性氧化物种(Reactive Oxygen Species,ROS)作为其具有催化杀菌性能的主要原因受到广泛关注.本研究通过电子顺磁共振(EPR)自旋捕捉和自旋标记技术,研究了5种纳米金属氧化物(n Al_2O_3、n CuO、n Ti O_2、n Fe_2O_3和n ZnO)在不同光照条件下形成光生电子、羟基自由基(·OH)、超氧阴离子(O_2~-·)和单线态氧(~1O_2)的能力.结果表明,在光照过程中,n Al_2O_3、n CuO、n Ti O_2和n ZnO能够生成·OH和~1O_2,n Fe_2O_3只生成了~1O_2.其中,n Ti O_2生成的光生电子和·OH最多,n CuO仅次于n Ti O_2,n Al_2O_3和n ZnO能够生成·OH,但生成量很少.本实验结果可为预测和评价纳米金属氧化物的光催化性能及环境风险提供一定的理论支持.     

三维有序介孔Co3O4非均相活化单过硫酸氢钾降解罗丹明B

以多孔硅KIT-6为模板,采用纳米浇筑法制备三维有序介孔Co_3O_4,利用比表面积测试仪(BET)、高倍投射电子显微镜(H-TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等方法进行表征,并首次将其应用于催化单过硫酸盐降解罗丹明B.结果表明,三维有序介孔Co_3O_4具有丰富的空间介孔结构和巨大的比表面积,对单过硫酸盐的催化活性远强于传统纳米级Co_3O_4.较高的催化剂投加量和较高的单过硫酸盐浓度有利于罗丹明B的脱色.在反应体系中出现Cl-和H2PO-4能够加速罗丹明B的脱色,而出现NO_3~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-则会抑制罗丹明B的去除.通过自由基鉴定实验发现,硫酸自由基是导致罗丹明B脱色的主导活性自由基.三维有序介孔Co_3O_4经过多次重复使用后仍表现出良好的催化活性.     

Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系降解AOⅡ的历程与机理

采用自制的Nd掺杂PbO_2阳极和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子,研究了二维电极、γ-Al_2O_3和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3填充的三维电极体系对于酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的降解性能,利用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱(GC-MS)对降解产物进行了分析.研究结果表明,Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系对AOⅡ具有更优越的电催化氧化性能,TOC去除率相较于二维电极以及γ-Al_2O_3粒子电极分别提高了近1.95和1.70倍,能耗相应降低了41%和25%.根据对产物的分析,提出了Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系中AOⅡ可能的降解路径.结合实验结果,通过羟基自由基(·OH)的形成过程分析,进一步提出了该体系中可能存在的反应机理.     

Ce3+与Cu2+协同强化芬顿体系氧化苯酚的效能与机制研究

研究了Ce~(3+)与Cu~(2+)协同强化芬顿体系在不同初始条件下对水中苯酚的氧化效能与机制.结果表明,在p H适用范围的宽度和H_2O_2浓度变化方面,Ce~(3+)/Cu~(2+)/Fe~(2+)/H_2O_2体系比传统的芬顿体系更具有优势,该体系在p H=5.0、H_2O_2浓度为2.0mmol·L-1的条件下,仍可以对苯酚保持相对较高的氧化效能;Cu~(2+)可能会借助反应过程中的中间产物(醌类物质)生成Cu+,Cu+催化H_2O_2分解生成·OH,Ce~(3+)可能促进体系内醌类物质的形成,加快Fe~(3+)与Fe~(2+)的循环效能,在一定程度上提高了芬顿体系中H_2O_2分解生成·OH的速率,说明Cu~(2+)与Ce~(3+)对芬顿体系的强化作用具有协同性;自由基终止剂依然可以抑制Ce~(3+)、Cu~(2+)强化的芬顿体系对苯酚的降解,由此说明体系中起到氧化作用的活性物种仍然是羟基自由基(·OH).     

硫化物碘量法除SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)干扰的方法

本方法存硫化物碘量法的基础上,将含有SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)的硫化物待测样品通过酸化—吹气法处理后,加入甲醛溶液与吸收液中的SO_3~(2-)干扰组分反应生成稳定的羟甲基磺酸,隐蔽SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)(酸化—吹气时转化乃SO_3~(2-)进入吸收液)干扰。再按碘量法测定,达到消除SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)干扰的目的。对加干扰标样进行测定,效果良好,与原方法比较相对误差一般<1%,回收率可提高2～5%。     

西安地区PM2.5中环境持久性自由基(EPFRs)性质及来源研究

环境持久性自由基(environmental persistent free radicals, EPFRs)是一种近年来备受关注的环境风险物质,可能会危害人体健康.本研究利用溶剂萃取方法从西安市大气PM_(2.5)样品中分离出物质,运用电子顺磁共振波谱(EPR)技术分析了不同大气污染状况下大气PM_(2.5)样品及类黑碳成分中EPFRs的种类和含量,并分别测定PM_(2.5)和类黑碳成分催化H_2O_2产生羟基自由基的能力.结果表明:PM_(2.5)中的EPFRs约有85%～90%是由类黑碳成分产生的.可见光照(400～700 nm)前后,PM_(2.5)样品中EPFRs的含量增加10%～20%.此外,实验结果亦表明PM_(2.5)中能催化H_2O_2产生羟基自由基的物质主要是PM_(2.5)中水溶性物质而不是类黑碳.大气PM_(2.5)中的EPFRs没有显著催化H_2O_2产生羟基自由基的能力,也不能将O_2分子转化为活性氧物质.     

过氧化氢对SOS显色反应的诱导——一种吸烟致癌机制的探讨

本试验用大肠杆菌(Escherichia coli)PQ37为测试系统,测试过氧化氢(H_2O_2)对 SOS 显色反应的诱导作用:并结合不同的分析对照试验推断出:H_2O_2可以进入细胞内与细胞内固有的超氧负离子自由基(O_2~(?)),在细胞内铁离子的存在下,通过 Haber-Weiss 反应,生成氢氧根自由基(OH~·),OH~·最终伤害 DNA.由于卷烟烟雾可在溶液中产生H_2O_2和 O_2~(?),所以上述机制可能是吸烟致癌的一种机制.     

水处理中的高级氧化技术

随着水质污染的日益严重,以产生大量自由基为主体的高级氧化技术越来越受到人们的关注.本文综述了O3/H2O2,O3/uV,H2O2/uV和催化臭氧化几种高级氧化技术在水处理中的应用及其反应机理,并对其发展前景进行了分析.     

Effects of cultivation on N2O emission and seasonal quantitative variations of related microbes in a temperate grassland soil

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅ (Ｎ2 Ｏ)ｉｓａｖｅｒｙｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｌｙａｃｔｉｖｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓ,ａｌｓｏｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｏｚｏｎｅｌａｙｅｒｏｆｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ .ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＮ2 Ｏｍａｉｎｌｙｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ.Ｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ,ａｃｃｏｕｎ…     

几种类Fenton试剂的氧化特性及在工业废水处理中的应用

根据文献资料，概述了羟基自由基（·ＯＨ）的性质，系统地介绍了Ｆｅｎｔｏｎ试剂及其几种类Ｆｅｎｔｏｎ试剂Ｈ２Ｏ２＋ｕｖ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）、Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ＾２＋＋ｕｖ、Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ＾２＋＋Ｏ２、Ｈ２Ｏ２＋ｕｖ＋Ｏ２和Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ＾２＋＋ｕｖ＋Ｏ２的氧化特性，并对该领域国内外研究动态及在工业废水处理中的应用状况进行了较为详细的阐述。     

模拟烟气中NO、NO_x的微生物净化效率强化研究

NO的脱除效率已成为微生物净化燃煤烟气NOx双塔流程的瓶颈。为了提高微生物净化烟气中NO、NOx的效率,分别研究了脱硫塔添加Fe SO4·7H2O、脱氮塔添加Na NO2对微生物净化模拟烟气中NO、NOx效率的影响作用。结果表明:脱硫塔添加0.23 g/L Fe SO4·7H2O,其NO平均脱除率为61.04%,比空白试验的35.31%提高明显;脱硫塔NOx平均脱除率为62.16%,比空白试验的31.10%提高约1倍;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的61.8%增至86.9%。浓度梯度试验结果表明:0.23 g/L Fe SO4·7H2O是脱硫塔内较为合适的添加浓度。脱氮塔添加0.50 g/L Na NO2后,脱氮塔NO平均脱除率从空白试验的39.92%提高到52.11%;脱氮塔NOx平均脱除率从空白试验的47.67%增至58.90%;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的70.75%增至79.32%。反复多次验证试验均证明:Fe SO4·7H2O和Na NO2的分别添加的确大幅度地强化了烟气中NO、NOx的微生物净化效率。     

1株好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

经BTB培养基初筛和反硝化活力定量测定,从草鱼养殖池水中分离得到1株具有较高脱氮效率的好氧反硝化菌F1.通过形态观察、生理生化特性及16S rDNA同源性分析,确定该菌株为施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）.反硝化特性研究结果表明,该菌脱氮的最适碳源为乙酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖和蔗糖,对硝酸盐的去除...     

金属离子对NaNO2催化氧化降解酸性蓝129的影响

选取蒽醌染料酸性蓝129(AB129)为研究对象,采用催化湿式氧化技术,在以NaNO2为催化剂的基础上,详细考察了Cu2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Cr3+、Fe3+6种金属离子助催化剂对AB129降解的影响.染料溶液初始浓度固定为100mg/L,初始pH值为2.5,氧气压力为0.5MPa,温度为150℃,当助催化剂:NaNO2:AB129的物质的量之比为0.2:0.6:1时,在相同的反应时间内6种金属离子的催化活性大小依次为Fe3+>Cu2+>Cr3+>Co2+>Mn2+≈Ni2+,并且在NaNO2/FeCl3体系下,反应2h后,AB129的脱色率达到了100%.在此基础上进一步考察了NaNO2/FeCl3体系中COD的变化情况,结果显示,反应4h后,NaNO2和FeCl3联合使用相对于单独使用FeCl3和NaNO2时,体系COD去除率分别提高了21%和45%,达到了68%.结合UV-vis光谱图可知,AB129分子最终矿化为CO2和小分子有机物.可能的催化循环机理为反应过程中M(n+1)+/Mn+、NO、NO2和ONOOH之间发生循环转化对体系产生催化作用,其中ONOOH和助催化剂离子被认为是起氧化作用的活性物质.     

COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产生的影响

利用SBR反应器,通过投加乙醇控制COD/N为0、1.5、3、4.5,调节pH值分别在6、7、8,反硝化初始投加NO2--N为30mg/L,考察了缺氧条件下COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产量的影响.结果表明:低COD/N可以造成N2O持续较高的逸出,N2O最大产生量为2.35mg/L;低pH值条件下增加了N2O的积累,pH值在6时的N2O积累量是pH在7、8时的800倍;高COD/N和高pH值下的N2O产生速率最小,而当pH=6,COD/N=0时,N2O产生速率最大,为2.35×10-3mgN/(mgMLSS?L?h).其原因是:N2O还原酶争夺电子的能力较弱,充足的电子供体有利于N2O的还原;低pH值可影响微生物的代谢,且在H+存在时产生的游离亚硝酸(HNO2)对N2O还原酶具有抑制作用.充足的碳源和碱性条件,是降低短程硝化反硝化过程中N2O产量的关键因素.     

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中嗅味物质机理探讨

以γ-Al₂O₃粉末为催化剂,研究催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇（MIB）的效能与机理.结果表明,γ-Al₂O₃能够明显促进臭氧氧化去除MIB,表现出很好的催化活性,叔丁醇对γ-Al₂O₃催化氧化去除MIB过程具有明显的抑制作用.在催化臭氧氧化去除MIB过程中,γ-Al₂O₃表面电荷状态及表面羟基的带电性质与溶液的pH值有关.当溶液pH值与γ-Al₂O₃ 的pH_zpc接近时,γ-Al₂O₃的催化作用最为明显.γ-Al₂O₃催化臭氧氧化过程中自由基的相对量值R_ct比单独臭氧氧化过程高出近1个数量级,这进一步表明γ-Al₂O₃能明显促进臭氧分解产生更多的羟基自由基.最后还考察了不同摩尔比例的臭氧分解促进剂与抑制剂对γ-Al₂O₃催化臭氧分解的影响.     

O3/UV降解水中的乙酸和硝基苯

利用O3 /UV和O3/H2O2降解了水中的乙酸,结果表明,在相同条件下处理60min后,O3/UV对乙酸的去除率仅比单独臭氧化处理提高了3%,而O3/H2O2在此条件下完全降解乙酸.O3/UV在处理硝基苯过程中却显示较好的氧化降解能力,通过分析表明,硝基苯降解过程中所产生的副产物H2O2对有机物的去除具有很重要的作用.因此,O3/UV氧化降解能力的提高可能有2方面的原因,紫外光对有机物的活化作用;中间产物H2O2催化臭氧分解产生了高活性的羟基自由基. 单独紫外光催化臭氧分解产生羟基自由基的效率极低.     

纳米TiO2/沸石/UV催化臭氧化水中硝基苯的研究

设计了O3/纳米TiO2/沸石（体系A）和O3/纳米TiO2/沸石/UV（体系B）2种催化臭氧化体系并将其用于处理水中的硝基苯,研究了影响处理效果的主要因素,并对2种方法进行了比较。结果表明,2种催化臭氧化体系都能产生大量的羟自由基,加速硝基苯的降解,其中体系B对硝基苯的降解效果最好。随着进气流量的增加、温度的升高硝基苯的降解速率都会加快。催化臭氧化反应速率遵循一级反应规律,与苯酚的初始浓度和催化剂的用量关系不大。pH值对苯酚去除率有重要的影响,随pH值的升高,苯酚去除率显著提高。叔丁醇对硝基苯的降解有很强的抑制作用。