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1.
为了解决外源杂原子掺杂到碳基相催化剂过程中掺杂量低和分布不均的问题,本研究通过直接碳化聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PTh)混合物制备得到硫氮共掺杂碳基催化材料(CPPy-PTh),并研究其活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的性能.结果表明,CPPy-PTh催化PMS可在30 min内降解99%的2,4-DCP.CPPy-PTh的高效催化能力主要是因为其表面被石墨化和氮、硫官能化,这使得PMS更容易在CPPy-PTh表面传递电子.淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)结果表明,2,4-DCP的降解过程遵循以单线态氧(1O2)为主导的非自由基氧化途径.CPPy-PTh在宽广的pH范围和干扰离子存在下也同样具备催化能力.这些发现可为水中持久性有机物的降解提供理论指导和技术支持. 相似文献
2.
采用水热法制备CoFe2O4作为催化剂,降解氨基三亚甲基膦(NTMP),并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法对催化剂的结构、形貌进行表征.同时,系统研究了不同pH、过硫酸盐浓度、NTMP浓度、共存离子等因素对其催化过硫酸盐氧化降解有机磷的 影响.结果表明,本研究成功合成了CoFe2O4催化剂.NTMP降解率随着催化剂投加量、过硫酸氢钾(PMS)浓度的增加而增大,随着初始NTMP浓度的增加而减小.弱酸性条件有利于反应活化PMS降解NTMP,而中性或碱性条件都会减缓催化反应的进行.CoFe2O4/PMS体系对NTMP的降解率最多达90.3%.不同阴离子对催化反应的影响不同,溶液中NO3 、SO42-对反应的抑制作用不明显,Cl-会对反应产生轻微的抑制作用,而HCO3-的出现大大抑制了催化剂的催化性能.催化剂具有良好的稳定性,5次循环后仍能在30 min之内降解86.0%的NTMP.此外,捕获实验和EPR测试结果表明,CoFe2O4/PMS 催化体系中活性物种分别为SO4·-、·OH和1O2 . 相似文献
3.
催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚 总被引:1,自引:1,他引:0
催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚的过程表明,Ru/ZrO2-CeO2可以显著提高COD和苯酚去除效果,当反应温度为170℃,压力为3 MPa,反应120 min后,COD和苯酚的去除率分别达到了99%和100%.试验还考察了不同反应条件对苯酚溶液COD去除的影响,并获得了最优的反应条件:温度为170℃,压力为3 MPa,催化剂的投加量为5 g/L,搅拌速度为500 r/min.通过对中间产物的分析,本研究提出了催化湿式氧化苯酚的简单路径图,认为苯酚首先被氧化成小分子有机酸,接着小分子有机酸被氧化成二氧化碳和水.前一个过程是快速反应,后一个过程中的乙酸氧化是慢速过程,需要在高温下才能完成.乙酸的氧化主要是自由基攻击α碳上的C—H键,先生成甲酸,并最终生成二氧化碳和水. 相似文献
4.
采用煅烧法和光还原法制备出具有高活性的Ag/g-C3N4催化剂,并将其应用于可见光下活化过一硫酸盐(PMS)降解罗丹明B(RhB)废水.系统研究了实际因素RhB浓度、催化剂投加量、PMS剂量、pH值和可溶性无机阴离子对RhB降解效果的影响.结果表明,RhB的降解率随着催化剂投加量、PMS浓度的增加而增大,随着初始RhB浓度的增加而减小.弱酸性条件有利于反应活化PMS降解RhB,而中性或碱性条件都会减缓催化反应的进行.Ag/g-C3N4-2/Vis/PMS催化体系30 min内对RhB的去除率最高可达93.2%,分别是Ag/g-C3N4/Vis和单独PMS催化体系的4.0和3.7倍.体系催化活性的提高归因于Ag的表面等离子共振效应及基于硫酸根自由基的高级氧化技术与光催化技术的协同作用.不同阴离子对催化反应的影响不同,溶液中的Cl-会对反应产生轻微的抑制作用,而H2PO4-和HCO3-的出现大大抑制了催化性能.催化剂具有良好的稳定性,5次循环后仍能在30 min之内降解77.4%的RhB.此外,捕获实验和ESR测试结果表明,Ag/g-C3N4-2/Vis/PMS催化体系中存在·O2-、h+、1O2、SO4-·和·OH活性物种,并协同降解RhB污染物. 相似文献
5.
针对电催化还原工艺处理氯酚类有机废水受到限制等问题,制备了过渡金属O-NiCoP/Ni2P催化电极,并用于目标污染物2,4-二氯苯酚废水的电催化还原降解.同时,主要考察了2,4-二氯苯酚浓度、电流密度、电解质浓度、pH和温度等因素对O-NiCoP/Ni2P催化电极降解效能的影响.结果表明,在2,4-二氯苯酚初始浓度为10 mg·L-1,温度为25℃,溶液pH=7,Na2SO4电解质浓度为50 mmol·L-1,电流密度为10 mA·cm-2的条件下,O-NiCoP/Ni2P电极催化降解180 min,对2,4-二氯苯酚去除率可达到72.2%.同时,催化电极循环使用10次,2,4-二氯苯酚的去除效率保持在72.1%~72.7%,表明电极具有良好的稳定性和实际应用的潜在价值. 相似文献
6.
基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术被广泛应用于土壤和地下水污染修复.本研究系统地考察了三氯生在热活化过硫酸盐高级氧化过程中的动力学、中间产物和降解途径.结果表明,提高反应温度或增加过硫酸盐的浓度,可加快三氯生的降解.三氯生的降解符合假一级反应动力学规律,反应活化能(Ea)为142 kJ·mol-1.水中的腐殖酸显著抑制了三氯生的降解,而氯离子(Cl-)对三氯生降解的影响比较复杂.当Cl-浓度为5 μmol·L-1时,三氯生的降解受到了轻微的促进;但是当Cl-的浓度增加至10 μmol·L-1甚至更高时,三氯生的降解反而受到了抑制.通过质谱分析发现三氯生降解过程中生成了4-氯-邻苯二酚、2,4-二氯苯酚和2-氯-5-(2,4-二氯-6-羟基苯氧基)-1,4-苯醌等6种主要中间产物,并由此推测醚键的断裂和酚环羟基化是三氯生的可能降解途径.本研究为基于SO4·-的高级氧化技术去除水中三氯生的应用可行性提供了依据. 相似文献
7.
不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化降解苯酚的影响 总被引:2,自引:2,他引:0
采用热分解法和电沉积法2种工艺制得4个二氧化铅电极,用扫描电镜(SEM)观察了电极表面形貌.以水杨酸(2-HBA)为捕获剂,用高效液相色谱仪测定羟基自由基与水杨酸的羟基化产物2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA)的量作为产生的羟基自由基的浓度.通过羟基自由基的浓度的测定和苯酚的降解,研究了不同涂层电极和抑制剂对电化学氧化对苯酚降解的影响.热分解电极、无掺杂电极、掺铋电极和掺镧电极产生羟基自由基的最大浓度分别为0.781、1.048、1.838、2.044 μmol/L,以这4个电极为阳极对苯酚进行电解, 1.5 h苯酚去除率分别为87.30%、93.55%、97.95%、98.70%,5 h TOC去除率分别为86.75%、94.26%、98.53%、99.60%;以掺镧电极为阳极,加入抑制剂CO2-3、PO3-4、CH3COO-产生的羟基自由基的最大浓度分别为无检出、0.170 μmol/L、0.270 μmol/L,对苯酚进行电解,5 h苯酚去除率分别为99.06%、99.98%、99.79%.电沉积法制得电极对苯酚的降解效果优于热分解法制得的电极,而掺杂的电极优于无掺杂的电极,掺镧电极对苯酚降解效果最好,抑制剂CO2-3、PO3-4、CH3COO-存在时会对苯酚的降解起到阻碍作用,CO2-3阻碍作用最强.不同制备方法和掺杂不同添加剂制得的电极的催化性能不同,对苯酚的降解效果也不同;羟基自由基的浓度越大,苯酚的降解效果越好,抑制剂捕获了产生的羟基自由基,不利于苯酚的降解. 相似文献
8.
MnO2/Al2O3催化剂-微气泡臭氧体系催化降解喹啉及其机理 总被引:1,自引:0,他引:1
制备了纳米MnO2,并以Al2O3为载体制备了掺杂型MnO2/Al2O3颗粒催化剂.催化剂焙烧温度和时间分别为500℃和4 h、MnO2质量分数为8%时,催化剂具有最高的臭氧催化氧化活性.SEM分析表明,纳米MnO2均匀分布于Al2O3载体表面.MnO2/Al2O3催化剂的比表面积(BET)为183.22 m2·g-1,平均孔容为0.27 cm3·g-1,平均孔径为4.87 nm.建立了MnO2/Al2O3催化剂-微气泡臭氧催化反应体系,研究了该体系对喹啉的降解去除效果及其机理.臭氧微气泡的平均粒径为61.7 μm.微气泡臭氧投量为30 mg·L-1时,反应60 min后喹啉去除率能达到95%以上;反应20 min后,MnO2/Al2O3催化剂-微气泡臭氧体系对实际煤化工废水二级出水的TOC去除率可达到55%以上.以叔丁醇作为分子探针,证明了羟基自由基(·OH)氧化作用在臭氧微气泡催化氧化体系中对喹啉的降解起到主导作用. 相似文献
9.
采用NaBH4超声还原法合成了富含氧空位的MoO2,并通过多种表征方法证明了氧空位的存在.10-MoO2作为助催化剂显著增强了Fe2+/过一硫酸盐体系催化性能,构建的10-MoO2/Fe2+/PMS体系可快速降解四环素(TC),10 min内对TC的降解率接近100%.系统研究了各种影响因素对TC降解效果的影响,探讨了助催化剂的稳定性及该体系的实用性.电化学、铁离子循环及自由基捕获实验的结果表明,由于氧空位(Ovacancy)的存在,降低了MoO2的电阻,增强了电子转移能力,加速了Fe3+/Fe2+循环,提高了活性氧物种的产率,从而增强了Fe2+/PMS类芬顿体系的催化活性.本研究为类芬顿法处理抗生素废水提供了一种新的视角. 相似文献
10.
滴流床催化湿式氧化苯酚的动力学 总被引:2,自引:0,他引:2
通过自行设计制作的滴流床反应器,研究了苯酚在以CuO/γ-Al2O3为催化剂的催化湿式氧化反应.结果表明,在相对温和的操作条件(温度180 ℃,压力3 MPa,液相流量1.668 L·h-1,气相流量160 L·h-1)下,苯酚的去除率均达到90%以上.苯酚的降解曲线与自催化反应的S型曲线类似,符合自由基链反应机理.所建立的活塞流拟均相反应器模型能很好地拟合苯酚催化湿式氧化反应过程.还研究了苯酚初始浓度、苯酚水溶液流量及反应温度对反应结果的影响. 相似文献
11.
N原子杂化石墨烯高效活化过一硫酸盐降解RBk5染料废水 总被引:6,自引:4,他引:2
过硫酸盐高级氧化技术使用过程中,活化剂的大量流失与其环境二次危害是影响该技术应用的主要限制因素.针对这一问题本研究采用改进的Hummers法结合水热法制备环境友好型的N原子掺杂石墨烯作为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)降解活性黑5(RBk5)染料.利用傅立叶红外光谱,X-射线光电子能谱,拉曼光谱和透射电子显微镜对N原子掺杂石墨烯进行表征.对催化剂催化性能进行研究,考察了初始p H、催化剂投加量和PMS投加量等因素对降解过程的影响.结果表明,N元素掺杂能够有效提升石墨烯材料的PMS催化活性,且活性受N掺杂比例影响较大;废水的初始p H对降解效率无明显影响.催化剂投加量为1. 5 g·L-1,PMS投加量为0. 3 g·L-1的条件下,反应25min后RBk5染料废水的降解率可达到99%以上,反应过程符合一级反应动力学.自由基猝灭实验显示,N掺杂石墨烯/PMS体系降解RBk5为表面反应,SO4-·和·OH为降解RBk5的主要自由基.循环实验证明催化剂稳定性能良好. 相似文献
12.
铁铜催化剂非均相Fenton降解苯酚及机制研究 总被引:3,自引:0,他引:3
通过浸渍法制备了负载于活性炭(AC)上的金属催化剂Fe/AC、Cu/AC和Fe-Cu/AC,并通过X射线衍射(XRD)、物理吸附仪及X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征.研究了非均相Fenton反应催化H2O2降解苯酚废水的工艺参数,并通过中间产物分析和电子自旋共振谱(ESR)探讨了过程反应机制.实验表明,Cu/AC催化剂中铜主要以CuO形式存在,Fe/AC中铁以多价态形式存在,以无定形形态分散于活性炭中.Fe/AC、Cu/AC和Fe-Cu/AC催化过氧化氢降解苯酚60 min内降解率分别达到96.7%、77.5%和99%;Cu/AC和Fe-Cu/AC催化剂中活性组分铜和铁有一定溶出,而Fe/AC中活性组分铁溶出很少,苯酚降解主要是以非均相催化为主,同时在三轮循环实验后的苯酚降解率仍然高达93%以上,显示了良好的催化稳定性.在优化条件pH=3、T=303 K及初始H2O2为4.38 mmol.L-1下,Fe/AC催化过氧化氢对苯酚和TOC去除率分别达到97%和53%,没有催化剂时苯酚几乎不降解.ESR结果表明Fe/AC催化过氧化氢产生了羟基自由基,证明苯酚降解是以羟基自由基氧化为主;通过高效液相色谱(HPLC)检测苯酚降解中间产物主要有邻苯二酚、对苯二酚和对苯醌,推测苯酚降解途径主要为邻位和对位的羟基取代反应. 相似文献
13.
Mo源改性石墨相氮化碳(g-C3N4)活化过一硫酸盐可见光降解罗丹明B的性能研究 总被引:1,自引:0,他引:1
分别以钼酸钠(MA)和乙酰丙酮钼(MC)作为钼(Mo)源,采用热聚合法合成不同类型Mo-C3N4材料(MACN和MCCN),并通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS等表征技术探究不同Mo源的引入对g-C3N4晶体结构和光学性质的影响.结果表明,Mo的引入增大了g-C3N4的晶格间距,以MC为Mo源合成的MCCN催化剂具有更大的比表面积、更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.将所合成的催化剂应用于耦合过一硫酸盐(PMS)可见光催化降解罗丹明B (RhB)研究,发现在催化剂浓度为0.5 g·L-1、PMS浓度为1 mmol·L-1、罗丹明B浓度为10 mg·L-1的条件下,MCCN-4/PMS/Vis催化体系在25 min内对RhB的降解率高达94.1%,分别是MCCN-4/Vis和单独PMS催化体系的5.6和19.2倍,并且RhB光催化降解过程符合一级动力学方程.为进一步探索MCCN/PMS/可见光(Vis)催化体系的最佳工艺条件,系统考察了Mo的掺杂量、催化剂投加量、PMS浓度、污染物浓度、pH值等实际因素对RhB降解效果的影响.同时,循环实验表明,MCCN-4复合催化剂具有良好的稳定性和可重复性,3次循环之后仍保持89.1%的RhB降解率.此外,捕获实验和电子自旋共振测试(ESR)结果表明,在MCCN/PMS/Vis催化体系下,光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-)作为主要活性物种参与了RhB的降解. 相似文献
14.
采用水热合成法成功制备出MnFe2O4磁性纳米棒(s-MnFe2O4),并考察了商品化的Fe3O4、MnFe2O4和合成的s-MnFe2O4纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附、振动样品磁强计(VSM)及X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe2O4具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基(·OH)是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe2O4磁性纳米棒的高催化活性归... 相似文献
15.
采用浸渍-高温煅烧法制备负载型的Fe/活性炭催化剂,利用电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征.并以酸性大红3R为目标污染物,用此催化剂研究了过硫酸盐在非均相催化体系的氧化性能.考察了Fe负载量、过硫酸钠用量、催化剂用量、初始污染物浓度等因素对酸性大红3R降解的影响,并对催化剂重复使用性能进行测试.结果表明,Fe负载量为6%时,催化降解效果最好;当Na2S2O8浓度为3.0 g·L-1,催化剂用量1.5 g·L-1,降解3 h时,酸性大红3R去除率达80%以上;催化剂可重复使用5次以上.同时还采用紫外可见、气相色谱-质谱分析其降解的历程. 相似文献
16.
通过浸渍煅烧法制备活性炭负载Co的活化剂(Co/AC),采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)技术对活化剂进行表征,发现Co主要以Co_3O_4的形式负载于活性炭表面,并利用Co/AC活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料金橙G(OG),研究了活化反应机制及不同因素对OG降解的影响.结果表明,SO_4~-·在OG降解过程中起主要作用,并且随Co/AC用量、PMS浓度、温度的提高,OG降解效率明显增加.反应初始pH对降解OG有较大影响,当p H在4~8范围内,SO_4~-·均能有效降解OG,但在强酸碱条件下,则不利于OG降解.Cl~-对活化降解OG具有双重作用,低浓度时抑制降解,而在高浓度时促进降解.Co/AC在重复使用6次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱及气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程及中间产物进行了分析. 相似文献
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石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究 总被引:2,自引:0,他引:2
通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用. 相似文献
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Catalytic ozonation is progressively becoming an attractive technique for quick water purification but efficient and stable catalysts remains elusive. Here we solvothermally synthesized highly-dispersed Co3O4 nanocrystals over microscale nitrogen-doping graphene (NG) nanosheets and tested it as a synthetic catalyst in the ozonation of phenol in aqueous solutions. Transmission electron microscopy, powder X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectra and X-ray photoelectron spectroscopy were used to determine its morphology, crystallinity, elemental composition and molecular bonds, respectively. The comparative experiments confirmed the highest catalytic activity and oxidation degree (AOSC) of Co3O4/NG among four nanocomposites (G, NG, Co3O4/G, and Co3O4/NG). Co3O4/NG also has exhibited the highest degradation rate: complete conversion of a near-saturated concentration of phenol (941.1 mg/L) was achieved within 30 min under ambient conditions with only a small dosage of Co3O4/NG (50 mg/L) and ozone (4 mg/L, flow rate: 0.5 L/min). It also resulted in 34.6% chemical oxygen demand (CODCr) and 24.2% total organic carbon (TOC) reduction. In this work, graphene nanosheets not only functioned as a support for Co3O4 nanocrystals but also functioned as a co-catalyst for the enhancement in phenol removal efficiency. The surface nitridation and Co3O4 modification treatment further improved the removal rate of the phenol pollutants and brought in the higher oxidation degree. Our finding may open new perspectives for pursuing exceptional activity for catalytic ozonation reaction. 相似文献
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Hui Zhang Jianguo Liu Changjin Ou Faheem Jinyou Shen Hongxia Yu Zhenhuan Jiao Weiqing Han Xiuyun Sun Jiansheng Li Lianjun Wang 《环境科学学报(英文版)》2017,29(3):1-8
The potentially hazardous iron-containing sludge from the Fenton process requires proper treatment and disposal, which often results in high treatment cost. In this study, a novel method for the reuse of Fenton sludge as an iron source for the synthesis of nickel ferrite particles(NiFe_2O_4) is proposed. Through a co-precipitation method followed by sintering at 800°C, magnetic NiFe_2O_4 particles were successfully synthesized, which was confirmed by powder X-ray diffraction(XRD), scanning electronic microscopy(SEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) and Raman spectroscopy. The synthesized NiFe_2O_4 could be used as an efficient catalyst in the heterogeneous Fenton process. In phenol degradation with H_2O_2 or NiFe_2O_4 alone, the phenol removal efficiencies within the reaction time of 330 min were as low as 5.9% ± 0.1% and 13.5% ±0.4%, respectively. However, in the presence of both NiFe_2O_4 and H_2O_2, phenol removal efficiency as high as 95% ± 3.4% could be achieved, indicating the excellent catalytic performance of NiFe_2O_4 in the heterogeneous Fenton process. Notably, a rapid electron exchange between_Ni II and_Fe III ions in the NiFe_2O_4 structure could be beneficial for the Fenton reaction. In addition, the magnetic catalyst was relatively stable, highly active and recoverable, and has potential applications in the Fenton process for organic pollutant removal. 相似文献