CuO / 过硫酸氢钾体系催化氧化苯酚简

本论文通过直接沉淀法制备了CuO催化剂,结合过硫酸氢钾,在常温常压下催化氧化处理苯酚模拟废水。采用电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）对催化剂进行了表征,并研究了反应过程中各影响因素对降解效率的影响。实验结果表明,在催化剂用量为0.2 g/L,氧化剂浓度为0.25 g/L,pH值为7,反应时间为60 min的条件下,浓度为50 mg/L的苯酚降解率可达100%,TOC去除率达84%。进一步实验表明,催化剂具有良好的重复使用能力。最后,通过自由基捕捉实验,考察了体系中的自由基种类,并根据实验结果,讨论了CuO/过硫酸氢钾体系的催化降解机理。     

钴铜铁三元类水滑石材料催化过硫酸氢钾复合盐降解苯酚

采用共沉淀法制备过渡金属钴、铜、铁组成的钴铜铁三元类水滑石材料(CoCuFe-LDH),用于催化过硫酸氢钾复合盐(PMS)降解水中苯酚,并考察了初始pH、CoCuFe-LDH催化剂投加量、PMS用量对苯酚降解效率的影响。实验结果表明:CoCuFeLDH对PMS的催化活性较高;在pH为中性,催化剂为0.20g/L,PMS为2.5mmol/L,苯酚为50mg/L的条件下处理60min,苯酚的去除率可达96%;当催化剂投加量分别为0.05、0.10、0.15g/L,反应40min时,苯酚的去除率分别为76%、82%和91%。自由基猝灭实验表明,CoCuFe-LDH/PMS催化体系中存在硫酸根自由基和羟基自由基,但硫酸根自由基为主要活性自由基。     

微波催化剂CuO/AC微波催化氧化降解废水中的苯酚

通过浸渍法制备了CuO/AC作为微波催化剂,并采用XRD、FT-IR进行表征分析。考察了CuO担载量,微波催化剂用量、微波功率、辐照时间、pH值等因素对苯酚废水去除率的影响。结果表明,在微波功率600 W条件下,使用3 g CuO担载量0.5%的CuO/AC催化剂处理100 m L初始浓度为500 mg/L的苯酚模拟废水,反应18 min,去除率可达99.42%,相应TOC去除率为90.4%。通过添加不同氧化基团清除剂的实验发现,反应过程中产生了羟基自由基(·OH)。而添加大量H2O2或持续鼓入O2并不能有效提高苯酚的去除率。同时,还对微波催化氧化降解苯酚废水进行了动力学分析,发现其符合一级动力学方程模型,并得出表观速度常数随微波功率密度增加而增大的关系。     

Fe~(2+)活化过硫酸氢钾复合盐降解吲哚美辛

通过亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐产生氧化性的硫酸根自由基,以吲哚美辛(IM)为目标污染物,研究了不同亚铁离子浓度和过硫酸氢钾浓度,以及加入Cl~-离子和腐殖酸对吲哚美辛降解情况的影响。结果表明,[IM]∶[PMS]∶[Fe~(2+)]=1∶2∶2条件下,IM的去除率接近100%;低浓度的Cl~-抑制吲哚美辛的降解,高浓度则为促进作用;而腐殖酸都在不同程度上抑制了吲哚美辛的降解。经淬灭实验表明,亚铁离子活化过硫酸氢钾降解吲哚美辛中起主要作用的自由基是SO~-_4·。该方法能在短时间内高效降解吲哚美辛,为实际废水中吲哚美辛去除提供参考。     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

负载型颗粒活性炭催化过硫酸钠氧化降解橙黄G

通过在颗粒活性炭(GAC)上负载氧化铁,并以此作为催化剂(Fe/GAC)在常温常压下催化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基降解偶氮染料橙黄G.研究了体系pH、氧化剂浓度、催化剂浓度对橙黄G去除率的影响,并且对催化剂的重复使用性能进行了测试.结果表明,在Fe/GAC/PS体系中,[OG]0=0.2 mmol/L,[GAC] =1 g/L,[PS]0=2 mmol/L,降解2h后OG去除率为99％,且有较高的矿化率;随着氧化剂浓度和催化剂浓度的增加,OG的去除效率提高;催化剂有较好的重复使用性.利用扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征,可以看出在活性炭上成功负载氧化铁.利用化学分子探针竞争实验鉴定催化反应中的活性物种SO4-·和OH·.     

FeAlO_x/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

FeAlOx/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物(FeAlOx/MMT)用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

纳米铁酸铜催化过硫酸盐降解酸性红FRL

采用共沉淀法-焙烧制备纳米铁酸铜催化剂,利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征。以酸性红FRL为降解目标物,研究此催化剂催化过硫酸钠降解酸性红FRL的性能。考察了氧化剂浓度、催化剂用量和初始染料浓度对降解的影响。结果表明:催化剂经700℃焙烧3 h,可得到完整晶相的Cu Fe2O4;当初始污染物浓度为20 mg/L,过硫酸盐浓度为2.0 g/L,催化剂用量为2.0 g/L时,降解2.5 h,酸性红FRL染料溶液的降解率可达85.3%。实验所得催化剂可重复使用5次,同时酸性红FRL降解过程遵循准一级动力学方程。     

固体超强酸SO42-/TiO2-SnO2／Ce4+ 光催化降解含酚废水

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO24-/TiO2-SnO2/Ce4+,并用XRD、SEM等方法对其结构进行了表征。以苯酚的光催化降解为反应模型,确定了最佳的工艺条件和催化剂再生方法。结果表明:在pH值为6,苯酚初始浓度为50mg/L,催化剂投加量4 g/L,光照距离12 cm,光照时间为150 min,降解率达67.73%,添加助催化剂H2O2后,反应60 min,苯酚降解率达到86.33%,催化剂的最佳再生方法是先用1 mol/L的硫酸浸渍24 h后,在450℃下焙烧6 h。     

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。     

CuO/ZnO复合光催化剂降解海水养殖废水中盐酸四环素

为降解海水养殖废水中盐酸四环素,采用沉淀法自制CuO/ZnO复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段对其进行表征,得到CuO/ZnO复合光催化剂的粒径、外貌特征以及光吸收范围。可见光照射下,考察了CuO/ZnO复合光催化剂投加量、煅烧温度、掺杂比(ZnO和CuO摩尔比)、过氧化氢浓度、反应时间以及盐酸四环素初始浓度6项因素对光催化降解海水养殖废水中盐酸四环素的影响。通过正交试验得到CuO/ZnO复合光催化剂降解盐酸四环素的优化反应条件为:海水养殖废水中含有的盐酸四环素初始质量浓度为0.025g/L,过氧化氢质量浓度为0.5g/L,掺杂比为10∶1,煅烧温度为550℃,CuO/ZnO复合光催化剂投加量为0.15g/L,可见光下反应3.5h。在此条件下海水养殖废水中盐酸四环素的平均去除率可达93.01%。     

NiO/AC催化臭氧氧化去除水中的苯酚

采用低温湿式浸渍法制备了负载氧化镍/活性炭(简称NiO/AC)催化剂。在不同pH、叔丁醇浓度等条件下,对NiO/AC与臭氧联合催化臭氧氧化苯酚的降解效果等进行了研究。用XRD、SEM及BET技术分析了活性炭与催化剂的组成、形貌及结构变化。结果表明,镍以棒状氧化镍的形式负载在活性炭表面,与AC相比,NiO/AC比表面积减少了47.9%。在O3/NiO/AC与苯酚的反应体系中,反应遵循羟基自由基(HO.)机理,苯酚的去除率比单独臭氧氧化提高了29%,且与溶液pH呈正相关。NiO/AC催化性能较稳定,镍离子最大析出浓度仅为7 mg/L,可重复使用。     

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。     

活性炭负载Fe^3＋催化H2O2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。     

CuO/γ-Al_2O_3催化双氧水处理聚乙烯醇废水的研究

采用浸渍—煅烧法制备CuO/γ-Al_2O_3催化剂,并用其催化双氧水处理聚乙烯醇(PVA)废水,对比了不同煅烧温度下CuO/γ-Al_2O_3的催化性能以及催化剂投加量、双氧水投加量、PVA初始质量分数对PVA去除率的影响。结果表明,煅烧温度为450℃时得到的CuO/γ-Al_2O_3催化性能最好,增加CuO/γ-Al_2O_3和双氧水的投加量均有助于降低PVA降解产物黏均分子量,而PVA初始质量分数越高,PVA降解产物的黏均分子量越高。当PVA初始质量分数为1.0%,双氧水投加量为60 mL/L,CuO/γ-Al_2O_3投加量为1.0g/L,反应温度为60℃,溶液初始pH=3时,反应2h后PVA去除率达90%以上,PVA降解产物的黏均分子量从100 773降至3 194,下降了近97%,CuO/γ-Al_2O_3的催化性能随着重复使用次数的增加有一定下降。     

载钴催化剂的制备及对染料降解

以氧化石墨和六水合硝酸钴为前驱体用水热法制备出了不同的催化剂。通过透射电镜、红外光谱、热重以及X射线衍射等测试方法对制得的催化剂进行了表征与分析,并通过对酸性橙Ⅱ的催化降解实验确定催化剂的催化性能。通过实验发现,催化剂制备条件为:六水合硝酸钴与氧化石墨质量比为1∶1,肼的质量为氧化石墨的7/10,加热时间为4 h时,降解染料所用的时间最短。在此条件下制出的催化剂可催化单过硫酸氢钾在10 min内将染料色度基本去除。     

纳米铁酸铜催化剂活化过一硫酸盐降解苯胺废水

使用溶胶凝胶法制备纳米铁酸铜催化剂,并用于活化过一硫酸盐催化降解苯胺废水。探究了纳米铁酸铜投加量、过一硫酸盐投加量和pH对苯胺降解率的影响。结果表明,在纳米铁酸铜投加量为2.0g/L、过一硫酸盐投加量为0.2g/L、pH=7.0的条件下,纳米铁酸铜活化过一硫酸盐催化降解苯胺废水的效果最好,反应60min,100mL质量浓度为10mg/L的苯胺降解率可达99%。纳米铁酸铜在反应过程中的总铁溶出量仅为0.87mg/L,总铜溶出量仅为0.03mg/L。苯胺的降解途径:一是苯胺中的氨基被自由基攻击,生成亚硝基苯,继续氧化生成硝基苯,然后开环矿化为CO_2和H_2O;二是氨基对位苯环上的氢原子被羟基取代生成对羟基苯胺,对羟基苯胺被自由基攻击生成亚氨基苯醌,进一步反应生成对苯醌,然后开环矿化为CO_2和H_2O。     

易回收Co_3O_4/氧化石墨烯/氧化纤维素的制备及其对染料降解的研究

针对Co_3O_4/氧化石墨烯(GO)纳米复合催化剂粒径小、不易回收的问题,通过溶液共混法将Co_3O_4/GO与氧化纤维素(TOCNs)复合,制备出粒径约为5mm的新型复合催化剂Co_3O_4/GO/TOCNs。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对其进行表征,并催化单过硫酸氢钾(PMS)降解酸性橙Ⅱ。实验结果表明:Co_3O_4/GO/TOCNs的催化性能与Co_3O_4/GO一致且可自沉淀回收,稳定性良好,循环使用过程中Co溶出质量浓度均保持在0.1mg/L以下;当酸性橙Ⅱ初始摩尔浓度为0.2mmol/L,PMS投加量为2.00mmol/L,Co_3O_4/GO/TOCNs投加量为0.50g/L,温度为25℃,pH=7时,酸性橙Ⅱ可在6min内完全降解。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化去除水中阿特拉津

以实验室制备的羟基氧化铁(FeOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量阿特拉津的效能,并对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨。在本实验条件下,反应8 min时催化氧化阿特拉津的去除率比单独臭氧氧化高出63.2%,而FeOOH对阿特拉津的吸附量很小,结果表明,FeOOH对臭氧氧化水中的痕量阿特拉津具有明显的催化活性。探讨了催化剂投量、pH、阿特拉津初始浓度和重碳酸盐碱度对催化氧化阿特拉津的影响。催化剂最佳投量为150 mg/L,去除率随pH和阿特拉津初始浓度的增加而升高,重碳酸盐浓度为200 mg/L时催化作用受到明显抑制。通过研究叔丁醇对催化反应的影响间接推断了催化反应的机理,叔丁醇作为羟基自由基抑制剂有效地抑制了水中羟基自由基的生成和它对阿特拉津的氧化反应,间接证明这种催化作用遵循羟基自由基的反应机理。