含乐果废水的循环电-Fenton氧化过程及其影响因素

为克服传统Fenton(Conventional Fenton,简称CF)法中存在着Fe2 在反应初始时即被氧化且反应过程中产生大量铁泥(Fe的复杂络合物)的不足,研究了循环电-Fenton(Circulating Electro Fenton,简称CEF-FeRe)法氧化降解自配乐果废水的过程及其各影响因子的作用机制.CEF-FeRe反应所需的H2O2通过蠕动泵缓慢加入到电解池中,而被氧化了的Fe2 又在阴极被还原,使得Fenton反应能持续进行.在乐果浓度为200mg·L-1时,通过多个单因素试验确定最佳CEF-FeRe反应条件为:常温、pH值为3.0、H2O2/Fe2 的摩尔比为10、H2O2的加入量为理论剂量、恒流0.5A.结果表明,在此条件下反应120min后COD去除率为81.67%,乐果在25min内去除率为99.4%.通过测定CEF-FeRe以及CF反应过程中Fe2 和H2O2的变化情况验证了CEF-FeRe反应的机理.动力学研究结果表明.乐果废水的CEF-FeRe反应符合一级动力学反应规律.CEF-FeRe法处理实际乐果废水也可以得到91.16%的乐果去除及68.53%的COD去除,这表明CEF-FeRe法处理乐果废水效率高且运行费用较低的特点.     

MnFe2O4磁性纳米棒非均相Fenton催化降解水中四环素的研究

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...     

铁铜双金属有机骨架MIL-101(Fe,Cu)活化双氧水降解染料性能

针对非均相芬顿传质效率低和Fe(Ⅲ)→Fe(Ⅱ)转化慢导致活性低等问题,采用溶剂热法制备铁铜双金属有机骨架材料[MIL-101(Fe,Cu)],并研究了材料界面性质、催化降解染料(亚甲基蓝)性能以及活化催化机制.结果表明,MIL-101(Fe,Cu)晶体结构完整且呈三维八面体形状;比表面积和平均孔径分别为667.2 m²·g^-1和1.9 nm,可充分暴露反应活性位点.MIL-101(Fe,Cu)在广谱p H范围可活化H₂O₂高效降解亚甲基蓝.当p H=5、反应20 min,MIL-101(Fe,Cu)/H₂O₂对20mg·L^-1亚甲基蓝的去除率为100%,较MIL-101(Fe)/H₂O₂和单独H₂O₂分别提高43.1%和88.9%.自由基猝灭实验与反应前后铁和铜价态变化结果表明,羟基自由基(·OH)是MIL-101(Fe,Cu)/H_2<...     

硫自养填充床生物反应器去除水中的高氯酸盐

建立了硫自养填充床生物反应器用于水中ClO4-的去除,考察水力停留时间(HRT)、水温的影响及副产物产生规律。结果表明,当进水ClO4-浓度为22.40~21.07 mg/L时,逐步缩短HRT为12、8、4、2、1.5和1 h,经4~6 d的适应期,反应器对其去除率可达99%以上;低浓度的NO3--N(2.17 mg/L)的存在对ClO4-的降解不产生抑制,两者可同步去除;3℃以内的水温波动对其去除影响较小,较大的温度波动(-8℃)会造成去除率下降;Cl-作为惟一还原产物,其浓度增多符合化学计量比。同时,研究证实了硫歧化反应的发生,出水SO42-浓度的增加量大于理论值,S2-离子浓度较低(4-完全去除时,出水pH值比进水降低约1.1个单位。     

钛基锡锑阳极电化学氧化去除水中的四环素

以钛基锡锑电极为阳极,研究了电化学氧化技术对水中四环素的去除效果。考察了电流密度(5~25 mA·cm-2)、极板间距(5~25 mm)、四环素初始浓度(5~100 mg·L-1)和电解质种类(NaClO4、Na2SO4和NaNO3)对四环素电化学降解效率的影响。研究表明:钛基锡锑电极电化学降解四环素反应符合一级反应动力学规律(R2>0.95);四环素降解效率随电流密度增大而增大,当电流密度大于15 mA·cm-2时,四环素的降解反应受传质控制;四环素降解效率随极板间距增大而减小,在传质控制条件下,反应速率与极板间距成反比;初始浓度小于20 mg·L-1时,受传质影响,四环素降解效率基本不随初始浓度变化,当初始浓度大于20 mg·L-1时,四环素降解效率随初始浓度增大而减小;Na2SO4为电化学降解水中四环素较合适的电解质。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢（H2O2）投加量及温度对红水中总有机碳（TOC）去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20 ℃的条件下,加入1.5 g·L-1零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L-1H2O2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L-1降至0 mg·L-1,去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L-1降至30 mg·L-1,去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学（CFD）技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,最后总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。     

复合式膜生物反应器对船舶生活污水中有机物的降解

研究了复合式膜生物反应器(HMBR)中生化反应及膜自身对船舶生活污水中浓度较高的有机物的去除作用。当进水COD浓度为1 000 mg/L左右,反应器容积负荷为2.4 kg COD/(m3·d)时,HMBR曝气池内生化反应对COD的去除率平均可达91.63%,膜本身去除率平均为5.09%。可见,曝气池内生化反应对有机物的去除起到了主要作用,而膜则维持了系统出水水质的稳定。对曝气池内有机物降解动力学模型进行了研究,曝气池内有机物降解遵循一级反应,其相应动力学参数为vmax=2.79 d-1,Ks=395 mg/L,所得动力学方程可用于指导船用膜生物反应器的设计及运行维护。     

污泥在CO2气氛下热解CO与CH4的生成特性

利用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究了典型市政污水污泥在CO2和N2气氛下的热解特性。基于TG-FTIR分析结果,采用等温模式配合法研究了CO2气氛下污泥固定床热解过程中CO和CH4的生成特性,建立了CO和CH4的生成动力学机理模型,并同传统N2气氛下污泥热解情况进行了对比,理论模型利用实际实验数据进行了验证分析。结果表明,在实验温度范围内2种气氛下CO与CH4的生成情况有着比较明显的差异,CO2气氛下CH4释放浓度在峰值和总量上都要低于N2气氛,CH4释放峰值来得更早,释放时间更为集中,释放过程也结束得更快。相反,CO的释放浓度峰值,总量以及持续时间在CO2气氛下都要远远高于N2气氛,随着温度的升高,差距越来越大,CO2的存在大大促进了CO的生成。经实验验证,理论推导所得的模型公式对于热解产物生成有着良好的预测结果。     

基于静电纺丝膜的Fenton法降解双氯芬酸钠

通过浸渍法将铁盐负载于静电纺丝纤维膜制备了类Fenton催化剂,并通过扫描电子显微镜（SEM）对静电纺丝膜进行了表征,研究了该催化剂降解双氯芬酸钠的特性及其重复利用率。结果表明,静电纺丝纤维膜反应前后膜结构良好,反应过程中铁离子几乎无溶出;膜对双氯芬酸钠有一定的吸附能力,去除率约为6.96%。当双氯芬酸钠初始浓度为20 mg·L-1,按0.310 g·（100 mL）-1比例加入催化剂时,H2O2最佳用量为340 mg·L-1。溶液的初始pH值对实验结果影响较大,酸性条件更利于双氯芬酸钠的降解,最佳pH值为3.14,但该催化剂所适用的pH值范围较之传统Fenton法有明显拓展。所制备的催化剂重复利用率高,循环使用4次后,催化活性无明显改变,4 h的去除率依然高达95%以上。反应中双氯芬酸钠主要生成乙酸等小分子化合物,最终可氧化为CO2和H2O。