基于缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用

近年来,通过缺陷调控提高催化剂催化性能引起了广泛关注,而缺陷重构过程对光催化-类芬顿耦合反应的影响仍鲜有研究.本文将含铁多酸分子强耦合到富含氧空位缺陷的二氧化钛(TiO_2)光催化剂(P25)表面,考察了缺陷形成和二次重构过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响.结果表明,单氰胺复合后二次煅烧有利于H2气氛处理生成的氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更为有利于TiO_2表面的光生电荷向含铁多酸分子界面转移.借助TiO_2光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中催化活性提高了13倍.     

硝基苯类废水的全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺优化与工程验证

针对企业硝基氯苯装置产生的高毒性、难降解的硝基苯类废水,开发出全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺,并分别优化了零价铁还原和芬顿氧化的工艺条件。结果表明,pH为2.0、零价铁投加量为220 mg/L时,废水中硝基苯类物质的去除率可达98.5%以上。出水pH约为3.0,继续投加3000 mg/L的H₂O₂,Fe²⁺投加比按C(Fe²⁺,mg/L):C(H₂O₂,mg/L)=1:10,1 h内COD去除率可达90%以上,且B/C由0.08提高到0.45。可见该组合预处理工艺可大幅削减废水毒性、改善可生化性,且直接运行成本仅为26.28元/吨,具有良好的环境和经济效益。     

高级氧化技术组合工艺处理高COD化工废水

宜昌某化工厂产生的化工废水具有高COD(COD=36400mg/L,主要成分为二苯甲酮),高氯,强酸性,难以直接进入生化池,该化工厂已有三座铁碳池以及除氯装置。本研究通过铁碳-芬顿、臭氧、高铁酸钾氧化多种高级氧化工艺组合,确定了工艺流程,依次通过二连铁碳微电解、芬顿、臭氧氧化和第三次铁碳微电解,最终COD可以降解至3280mg/L,去除率达到90.1%。     

废水处理系统中抗生素抗性基因分布特征

废水处理厂被认为是抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究抗性基因在进水状况复杂的废水处理厂沿程的分布变化特征,选取以生产抗生素为主导行业的某化工园区废水处理厂,使用实时荧光定量PCR对废水处理厂沿程ARGs的种类、丰度变化进行研究.结果表明,废水处理厂水体中检出16种ARGs,四环素类、磺胺类ARGs为废水处理厂中占主导的抗性基因,并检出可移动遗传元件int I1,其丰度与磺胺类抗性基因的丰度(P 0. 05,r 0. 95)存在相关性,表明可移动遗传元件int I1可能促进了磺胺类抗性基因的迁移和转化.园区医药企业以合成大环内酯类抗生素为主,由于选择性压力,园区废水中,erm B抗性基因的绝对丰度远远高于其他废水中erm B的绝对丰度.废水经过废水处理厂生物处理工艺,总ARGs绝对丰度下降了1. 16个数量级,经过芬顿工艺处理后,总ARGs绝对丰度下降了2. 46个数量级,表明该废水处理工艺中深度处理工艺对ARGs的去除效果优于生物处理.高浓度、可移动的ARGs已经存在于水体中,如果没有得到有效治理,从废水处理厂排出,将给环境带来高度风险.     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.     

用于微电子废水预处理的过滤式阴极电芬顿工艺中试

以钢丝网膜组件为阴极构建了过滤式阴极电芬顿工艺,针对微电子废水再生回用预处理开展中试研究。考察了过滤式阴极电芬顿工艺有机物处理潜能,研究了曝气/不曝气、外加电压、Fe2+投加量等运行参数对污染物去除效果及运行费用的影响,在最优工况下开展了连续流中试,并与传统芬顿工艺进行对比。结果表明:过滤式阴极电芬顿工艺能够稳定产生·OH,具备难降解有机物处理潜能。在HRT=120 min条件下,过滤式阴极电芬顿工艺最佳运行工况为:曝气量0.6 m3/h,外加电压3 V,Fe2+投加量0.3 mmol/L。在该工况下处理微电子废水COD、TOC、H₂O₂去除率分别为(73.6±18.3)%、(51.2±12.7)%和(83.7±13.0)%,单位COD处理费用为1.93 元/g COD,有机物去除效果和运行费用较传统芬顿具有显著优势。     

芬顿试剂法制备磁性碳纳米管及其对亚甲基蓝的吸附性能

采用芬顿试剂法在碳纳米管纯化样品表面负载纳米磁性氧化铁颗粒,制备磁性碳纳米管杂化材料(MWCNTs/Fe2O3),该杂化材料具有较高的纳米氧化铁负载率(>50%)和优异的磁性能,制备过程中无需额外添加阳离子,不会对环境造成不利影响.将磁性碳纳米管杂化材料应用于染料废水处理中,结果发现MWCNTs/Fe2O3对亚甲基蓝染料吸附性能较好,吸附后用磁铁易于达到固液分离的效果.吸附性能研究表明,磁性碳纳米管对水溶液中亚甲基蓝的吸附在40 min内吸附容量迅速上升,其值达到最大平衡吸附容量的88%以上,60 min基本达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型(R2>0.999).磁性碳纳米管吸附亚甲基蓝的平衡吸附量qe与亚甲基蓝溶液的平衡浓度Ce的关系满足Langmuir(R2>0.999)、Freundlich(R2>0.97)以及Dubinin-Radushkevich(D-R)(R2>0.96)等温吸附模型.通过Langmuir模型计算可知磁性碳纳米管对亚甲基蓝的最大吸附容量为69.98 mg.g-1,吸附过程为有利吸附,由D-R模型计算结果可以推断MWCNTs/Fe2O3对水溶液中亚甲基蓝的吸附机制以化学吸附为主.     

类芬顿试剂吸收去除气态元素汞

实验初步研究了类芬顿试剂为吸收剂对气态元素汞的脱除性能,考察了铁盐种类、pH、初始汞浓度、反应温度、卤素离子、甲酸添加量等因素对类芬顿试剂脱除气态元素汞性能的影响.结果表明,在pH 3.5条件下,以氯化铁为催化剂时,气态元素汞的脱除效率为76.4%;添加250μg.mL-1Cl-、150μg.mL-1Br-或5.0μg.mL-1甲酸均可以显著提高类芬顿反应体系对气态元素汞的脱除效果,最高脱除效率可达95%以上.     

无机助催化(类)芬顿反应降解有机污染物的研究进展

芬顿技术常用于去除水中的有机污染物,通过向溶液中加入Fe2+和H₂O₂便可以产生自由基并进一步氧化有机物,但传统的芬顿技术总是伴随着诸如铁泥、较窄的pH适用范围等缺点. 近年来,以MoS₂为代表的一类无机助催化剂可以有效地促进(类)芬顿反应中Fe2+/Fe3+的循环以及反应中自由基的生成,MoS₂因其表面存在的还原态金属活性中心可以有效地还原Fe3+或Co3+等金属离子并减少元素的流失. 为了进一步明确无机助催化剂的性能和微观机制,本文综述了以MoS₂为代表的助催化剂在均相和非均相芬顿反应中对于H₂O₂及PMS的活化效果. 结果表明:无论是在均相还是非均相(类)芬顿反应中,MoS₂、CoS₂等表面存在的还原态金属活性中心均能显著促进(类)芬顿反应中金属离子的循环,并提高反应中强氧化性活性氧物种的浓度,而一些助催化剂在助催化芬顿反应的同时,甚至可以自产活性氧物种或是自主活化PMS. 但目前的研究仍存在一些不足,如无机助催化剂极有可能会给反应体系带来重金属离子的二次污染,一般的非均相催化剂及助催化剂的使用时限较短,并不能满足实际工业化的应用. 因此在未来的研究中,提高催化剂和助催化剂的反应稳定性和进一步提高反应活性应作为研究的重点. 其中,将纳米技术与催化剂和助催化剂的制备相结合,或进一步改善助催化剂的效能均可能有效推进无机催化剂及助催化剂在工业应用上的进程.