芬顿污泥制备磁性生物炭回用于对硝基苯酚的去除及机制

芬顿/絮凝组合工艺在处理难降解有机物废水时会产生大量的芬顿污泥,会提高废水处理成本,同时也会对环境构成威胁,迫切需要开发一种绿色可持续的方法实现芬顿污泥资源化利用.该研究通过将处理PNP(对硝基苯酚)废水产生的芬顿污泥和污水厂生化污泥共热解,原位制备具有高催化活性的MBC(磁性生物炭),并作为多相芬顿催化剂用于去除PNP,实现“以废治废”.结果表明：当芬顿污泥和生化污泥质量比为1∶1、热解温度为800℃时,制备得到的MBC-800-3催化性能最佳;合适的混合比例可有效避免颗粒聚集,高温形成缺陷结构和多种铁相,为MBC-800-3提供了丰富的反应活性位点;当废水初始pH为3、H₂O₂浓度为60 mmol/L、MBC-800-3投加量为0.4 g/L时,PNP和TOC(总有机碳)的去除率均最高,在催化反应100 min时分别达到98%和62%;酸性条件下,MBC活化H₂O₂产生·OH和·O₂-催化降解废水的有机物,其中,·OH作为主要活性物种,其来源包括均相芬顿反应和非均芬顿相反应...     

纳米零价铁协同技术降解双氯芬酸试验研究

基于纳米零价铁(nZVI)的协同技术,采用nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2组合工艺研究不同投加组合情况下对双氯芬酸的降解效果,并通过nCaO_2的纯度分析,以及nCaO_2对H_2O_2释放动力学的研究,探讨同样投加水平下nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2组合工艺降解双氯芬酸的协同效应。结果表明:nZVI、nZVI/H_2O_2、nZVI/nCaO_2 3种组合工艺均可实现对双氯芬酸的有效降解,同样投加水平下3种组合工艺对双氯芬酸的降解效果表现为nZVI nZVI/nCaO_2nZVI/H_2O_2,反应120 min后其对双氯芬酸的去除率依次为17.2%、60.5%、99.5%;基于nZVI的类芬顿体系对双氯芬酸的降解不是简单的还原或氧化作用,反应体系中ORP值由负变为正,nZVI形态的变化影响着体系对双氯芬酸的降解效果。     

酸改性颗粒污泥炭催化降解左氧氟沙星机制

以厌氧颗粒污泥制备了颗粒污泥炭,并用酸进行改性,研究其在异相类芬顿体系中降解左氧氟沙星（LEVO）效能.无机酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₃PO₄、GSC-H₂SO₄和GSC-HCl）和未改性颗粒污泥炭（GSC-0）的吸附作用均低于5%,而颗粒污泥（GS）和草酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₂C₂O₄）的吸附去除率约为20%.待吸附平衡后,进行异相类芬顿反应,催化剂对LEVO和总有机碳（TOC）的去除率顺序为：GSC-H₃PO₄ > GSC-H₂SO₄ > GSC-HCl > GSC-H₂C₂O₄,远高于GSC-0、GS和未加催化剂的反应.GSC-H₃PO₄表面铁含量高达12.73%,能催化产生更多的·OH,有利于有机污染物的降解.GSC-H₃PO₄对LEVO和TOC的去除率分别高达98.5%和51.9%,重复使用5次后,催化剂上铁的溶出率低于0.8%,仍保持较高的催化效率.通过三维荧光光谱分析和中间产物检测,提出一种LEVO降解途径.此外,GSC-H₃PO₄催化剂还能有效处理医院废水.     

MBR-Fenton催化氧化组合工艺深度处理印染废水

针对印染废水含有难降解有机物,处理难度较高,仅通过生化处理难以实现达标排放的特点,对该废水先进行生化处理,经过膜生物反应器（membrane bio-reactor,MBR）系统出水,再采用三相Fenton催化氧化工艺对MBR出水进行处理。结果表明:生化段水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）为22h时,MBR出水COD平均值为100.3 mg/L;出水NH₃-N、TN、TP均达到GB 18918-2002《污水综合排放标准》一级A标准。调节MBR出水pH=3,H₂O₂投加量为200 mg/L,FeSO₄投加量为200 mg/L条件下,反应HRT为2 h,Fenton催化氧化工艺出水COD为28.1 mg/L,色度为10.8倍,此时Fenton工艺吨水成本为1.01元/t。对进出水的三维荧光分析显示,污水含有较难生化降解的类芳香蛋白质物质,但Fenton催化氧化后仍能被有效分解。从处理效果和处理成本上看,生化处理和Fenton催化氧化组合工艺适宜该印染废水的处理,可为工程应用提供一定的借鉴意义。     

具有双反应活性中心Cu-Al2O3-g-C3N4类芬顿催化剂及·OH选择性转化机理研究

采用水热合成法制备Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄类芬顿催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（EPR）、拉曼光谱（Raman）对所制备的催化剂及反应过程进行表征.以染料亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（Rh-B）及小分子有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、双酚A（BPA）和苯妥英（PHT）为目标污染物,研究催化剂在初始pH=7条件下的类芬顿催化活性.同时,探讨Cu掺杂量和有机物配体g-C₃N₄掺杂量对体系催化性能的影响,并验证晶格氧诱发与有机配体络合两种方式对催化剂活性和稳定性提高产生的影响.DMPO-EPR自由基测定实验及Raman光谱监测催化反应过程验证表明：Cu的晶格氧掺杂诱发了靠近铜晶格O₂^·-的富电子Cu中心,以及靠近铝晶格O₂^·-的缺电子Al中心;引入的g-C₃N₄以阳离子π作用形式通过σ-型Cu—O—C键桥将π体系上的电子转移至Cu,形成一个新的缺电子π中心.在H₂O₂存在的情况下,富电子Cu中心将电子传递给H₂O₂,使其被还原为·OH;同时,体系中H₂O的电子被缺电子中心剥夺,进而氧化为·OH.羟基自由基转化率TOFs值的进一步计算结果表明,Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄体系中TOF值为0.516 s^-1,是传统均相芬顿体系TOF值（1.53×10^-2 s^-1）的33倍以上.     

芬顿法处理阿特拉津合成废水的优化试验

以实际阿特拉津含盐废水为处理对象,采用芬顿法对其进行预处理。通过正交试验和单因素试验研究了芬顿氧化体系中H_2O_2用量、H_2O_2和Fe~(2+)的比值、pH值、温度和反应时间对阿特拉津含盐废水COD去除率的影响。结果表明:在H_2O_2用量为4.44 mg/L,ρ(H_2O_2)/ρ(Fe2+)=20∶1,pH=5,温度为60℃,反应时间在120 min的条件下,阿特拉津实际废水COD的去除率可达90.5%。     

Fe3O4/CeO2复合材料催化降解橙黄G的效能及降解途径

为研究磁性纳米Fe₃O₄/CeO₂复合材料在高浓度难降解有机废水处理中的应用,利用共沉淀法制备Fe₃O₄/CeO₂复合材料,并将其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄G染料废水,利用单因素法优化出最佳降解工艺,同时利用TOF-MS/MS(飞行时间质谱)检测降解中间产物,推测出可能降解途径.结果表明,当Ce/Fe为1 :1(质量比)时制备的Fe₃O₄/CeO₂复合材料催化效果最佳.最佳降解工艺条件:初始pH为2.0,温度为30 ℃,H₂O₂投加量为30 mmol/L,Fe₃O₄/CeO₂复合材料的投加量为2.0 g/L,初始ρ(橙黄G)为50 mg/L.在最佳降解工艺条件下反应120 min后,橙黄G去除率为96.2%,TOC去除率为65.0%,Fe₃O₄/CeO₂复合材料至少可重复利用6次.研究显示,橙黄G降解主要有三条可能的降解途径,包括偶氮键断裂、偶氮键与苯环断开、脱磺酸基、羟基化以及开环等过程,共检测出八种可能的降解中间产物,主要有苯胺、苯酚、萘酚以及羧酸等.      

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

光电芬顿氧化反应降解染料罗丹明B

以有机染料罗丹明B为目标污染物,利用光电芬顿方法对其进行降解研究。研究汇总考察了芬顿试剂（二价铁盐、双氧水）的用量及比例、初始pH值、电流强度等对罗丹明B降解效果的影响。实验结果表明：芬顿试剂H₂O₂?/?Fe²⁺的最佳物质的量比为1∶1,Fe²⁺浓度降低或H₂O₂浓度升高,罗丹明B降解效果增强;罗丹明B在pH＝3.0的酸性体系中降解效果最好;电流强度为0.005 A时,罗丹明B降解效果好且耗能最低。在H₂O₂?/?Fe²⁺物质的量比为1∶1、电流为0.005 A、初始pH＝3.0、H₂O₂初始浓度为1.0 mM条件下,以350 nm紫外光照射的光电芬顿反应降解初始浓度为0.1 mM的罗丹明B溶液,处理10 min后罗丹明B去除效率可达99%以上。