S-Fe/C的制备及其对孔雀石绿和三氯乙烯的移除性能

为了提高纳米零价铁对污染物的吸附和还原性能,采用气溶胶辅助制得碳载纳米零价铁(Fe/C),并通过对Fe/C硫化改性制备得到改性材料(S-Fe/C),采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等多种方法对材料进行表征,考察了S-Fe/C的材料特征。探究了该材料对孔雀石绿(MG)的吸附性能以及对三氯乙烯(TCE)的还原性能。结果表明,S-Fe/C对MG的吸附量达到1663 mg/g,对TCE 10 h去除率为85.57%,表明S-Fe/C具有良好的吸附性能和还原性能。

Mn促进Fe/C微电解反应速率及降解污染物机理

为了扩宽铁炭微电解工艺的适用范围及提高处理效率,以铸铁屑、椰壳活性炭为原料,添加Mn构建Fe/Mn/C三元微电解体系处理甲基橙(MO)模拟染料废水。利用SEM-EDS、FTIR及Raman光谱分析了Fe、Mn和活性炭表面形貌及元素组成,采用UV和三维荧光光谱(EEM)探究了有机物成分的变化,对比了Fe/Mn/C和Fe/C微电解体系对MO的降解效果,揭示了Fe/Mn/C三元微电解体系降解MO的反应机理和反应动力学。结果表明,反应后的Fe、Mn和炭填料表面存在铁氧化物、铁氢氧化物及锰氧化物,Fe/Mn/C三元微电解体系可断裂MO的氮氮双键,破坏苯环结构。MO的降解过程符合准一级反应动力学模型;Fe/Mn/C微电解体系对MO降解的反应速率常数由Fe/C微电解体系的5.7381×10^(-4)min^(-1)提高至9.3834×10^(-4)min^(-1),降解速率和降解效果显著优于Fe/C微电解体系。

Fe/C多孔碳材料制备及其涂层棉织物的吸波性能

为提高涂层棉织物的吸波性能,采用溶液混合法制备磁性金属有机框架(Fe-MOF),通过高温热解制备Fe/C多孔碳材料,以聚丙烯酸酯为黏合剂,将Fe/C多孔碳材料复合在棉织物上制备柔性纺织复合材料。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁力计与热重分析仪分别对Fe/C多孔碳材料的结构、微观形貌、磁性能进行表征与测试,使用矢量网络分析仪对Fe/C多孔碳材料和涂层棉织物的吸波性能进行分析。结果表明:在频率为4.6 GHz时,Fe/C多孔碳材料的反射损耗值最小为-60.4 dB,小于-10 dB的有效带宽为1.4 GHz,最佳厚度为4.3 mm;涂层棉织物的反射损耗值最小为-53.94 dB,小于-10 dB的有效频宽为X波段(频率为8.2~12.4 GHz),最佳涂层厚度为4.5 mm;Fe/C多孔碳材料涂层棉织物厚度达到3.5 mm以上时,其吸波性能优良。

Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解处理亚甲基蓝模拟染料废水

采用Fe/Cu二元内电解和Fe/Cu/C三元内电解处理亚甲基蓝模拟染料废水,探讨了Fe/Cu和Fe/Cu/C质量比、填料投加量、废水初始pH、反应时间和反应温度对COD去除率的影响,优化了两种内电解的工艺条件,初步分析了二者高COD去除率的原因。试验结果表明,在试验条件下,Fe/Cu二元内电解和Fe/Cu/C三元内电解的COD去除率均在90%以上;相同条件下,Fe/Cu/C三元内电解COD去除率更高,反应时间更短,填料投加量更少。Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解的优化工艺条件分别为:Fe/Cu质量比4∶5,填料投加量27g/L,初始pH=6,反应时间8h,反应温度20℃;Fe/Cu/C质量比4∶5∶1,填料投加量20g/L,初始pH=6,反应时间12h,反应温度20℃。Fe/Cu和Fe/Cu/C内电解高COD去除率的原因可能是:微米级填料提高了与污染物的接触面积,形成了更多的微原电池;填料具有一定的纳米铁的特性。

白果壳遗态Fe/C复合材料对水中磷的吸附特征

为研究PBGC-Fe/C-G(白果壳遗态Fe/C复合材料)对水中磷的吸附特征,以PBGC-Fe/C-G为吸附剂,对吸附剂投加量、溶液体系pH、初始磷质量浓度、温度和吸附剂粒径为影响因素进行静态吸附试验分析,并结合SEM、EDS、XRD和FT-IR等手段对吸附前、后材料进行表征,以揭示PBGC-Fe/C-G的吸附除磷机制.结果表明:①当初始磷质量浓度<10 mg/L、吸附剂投加量为0.2 g/(50 mL)、溶液为酸性(pH=3)、反应温度为45℃、吸附剂粒径<0.149 mm时,吸附效果最佳,吸附量达1.62 mg/g.②准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能较好地模拟PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程.③热力学结果显示,ΔG<0、ΔS>0和ΔH>0,说明PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程是自发、熵增的吸热过程.研究显示,PBGC-Fe/C-G吸附除磷主要通过配位作用、静电引力、等电荷离子交换和物理作用4种协同完成,其中Fe活性位与磷酸根离子的配位反应为主要的反应过程.

Fe/C微电解-Fenton法预处理提高垃圾渗滤液可生化性的研究

研究采用Fe/C微电解-Fenton法对老龄城市生活垃圾渗滤液进行预处理,提高其可生化性.通过调整初始pH,Fe-C投加量,铁碳质量比,H_2O_2投加量及反应时间考察其对垃圾渗滤液处理的效果,同时对Fe/C微电解,Fenton以及Fe/C微电解-Fenton的处理效果进行对比研究.实验结果表明,Fe/C微电解-Fenton法预处理表现出最好的处理性能,其最佳处理条件为:初始pH 3,Fe-C投加量52g/L,Fe/C 3,H_2O_2投加量12mL/L,接触反应1h后,COD去除率达到75%.此外,渗滤液的BOD5/COD也从0.075提高到0.250.

Fe/C微电解深度处理综合染料废水

染料废水具有"三高一低"的特点(高COD、高色度、高含盐量、低BOD5/COD),是废水治理的难点热点之一。在前期研究的工艺(混凝、气浮、水解酸化、好氧)基础上采用Fe/C微电解系统处理好氧池出水。结果表明:在pH为3.5,铁炭比1∶1.2,反应时间35 min的条件下,COD和色度的去除率分别稳定在80%和85%以上,出水中COD在60 mg/L以下,色度在42度以下,达到《GB 4287—1992纺织染整工业污染物排放标准》一级标准。

Fe/C微电解法去除制药废水中磷试验研究

用Fe/C微电解法处理制药废水中的含磷物质,并与加入直接铁屑对废水中总磷的去除方法加以对比。实验结果表明,在酸性条件下,铁碳微电解法经过4～6小时曝气后对总磷的去除率在80.0%～85.9%;再经过4小时曝气后调节至碱性情况下,总磷的去除率为96.0%～99.4%,铁碳微电解法的去磷效率远高于直接加入铁屑除磷,同时铁碳微电解法对废水中的COD也有一定的去除。

Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理仲丁灵农药废水

采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理高色度、高COD、高盐分、高毒性的仲丁灵农药废水。试验结果表明:(1)Fe/C微电解处理仲丁灵农药废水的最佳条件:pH为4,铁屑投加量为0.5mol/L,Fe与C摩尔比为2∶1,反应时间为4h。(2)Fenton氧化的最佳条件:pH为4,FeSO4.7H2O投加量为0.03mol/L,H2O2投加量为0.4mol/L,反应时间为2h。(3)在Fenton氧化的最佳条件下,超声波/Fenton氧化对COD去除率最高(平均约为80%)。(4)当吸附时间为2h、pH为6、活性炭投加量为20g/L时,COD去除率可达90.5%。(5)采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理后,COD、色度均可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的一级标准。

Fe/C微电解Fenton协同氧化-混凝沉淀-A/O工艺处理蒽醌类染料废水

采用Fe/C微电解与Fenton协同氧化-混凝沉淀-A/O组合工艺对蒽醌类染料废水进行处理,研究了各处理单元的优化反应条件。结果表明,在Fe/C微电解与Fenton协同氧化处理单元,当H_2O_2投加量为3 mL/L、HRT为100min、pH为3时,单级COD和色度去除率分别为80.67%和92.73%,BOD5/COD由初始的0.07升高至0.45;在混凝沉淀单元,当pH为8,PAC、PAM的投加量分别为200、2 mg/L,沉淀时间为30 min时,单级COD和色度去除率分别为65.41%和88.33%,BOD5/COD提高至0.57;通过后续生化处理后,最终出水的COD为68 mg/L,色度为30倍,总去除率分别达到99.01%和99.82%,出水NH_4^+-N、TN、TP的质量浓度分别为3.65、19.22、0.38 mg/L,出水水质均达到了GB 4287-2012排放标准。

Fe/C杂化炭膜的制备及其气体分离性能

将二茂铁作为有机添加剂引入炭膜前驱体聚酰亚胺,经高温热解制备了Fe/C杂化炭膜。考察了二茂铁的添加量对杂化炭膜气体渗透性能的影响。采用热重、红外、X射线衍射和透射电镜等分析方法对所制备的杂化炭膜进行了表征。结果表明,在前驱体中添加二茂铁能显著提高炭膜的气体渗透性能,随着添加量的增加,膜的气体渗透系数明显增加而分离系数则减小,当二茂铁添加量为15%时,对H2、O2、N2、CO2、CH4等纯气体的渗透系数分别为2806、1039、266、31、8barrer,对O2/N2、CO2/N2、CO2/CH4的分离系数分别为8.6、33.5、129.5。Fe/C杂化炭膜是基于"分子筛分"机理分离气体分子。

Fe/C微电解法处理压裂废水的研究

首次将Fe/C微电解用于处理混凝后的压裂废水 ,分别考察了微电解 pH值、停留时间、Fe/C体积比、铁屑粒度、氯化铵加量对Fe/C微电解的影响程度 ,并通过计算确定了铁屑消耗量。实验结果表明 ,在 pH值为 2 ,停留时间取 2 5min ,Fe/C体积比为 1～ 1.5 ,铁屑粒度为 6 0～ 80目 ,氯化铵加量为 10 0 0mg/L时 ,经过Fe/C微电解 ,压裂废水色度去除率接近 10 0 % ,COD去除率可达 5 8% ,处理每方压裂废水消耗铁屑约 0 .2 8kg。

Fenton氧化与Fe/C微电解预处理头孢菌抗生素废水的实验研究

生产7-ACA(头孢菌抗生素中间体)过程中排出的废水,是一种难生物降解的高浓度有机废水。实验采用Fenton氧化和Fe/C微电解两种方法预处理此类废水,通过正交和单因素实验确定其最佳工艺条件并对比二者的处理效果。结果表明,Fenton氧化法对COD去除率为46.1%,处理后废水的ρ(BOD)/ρ(COD)提升至0.36,反应时间为1h;Fe/C微电解法对COD去除率为44.7%,处理后废水的ρ(BOD)/ρ(COD)提升至0.43,反应时间为1.5h。

Fe/C-SO3H中空纤维催化黄连木油制备生物柴油

黄连木油是一种重要生物质能原料,气相分析表明黄连木油主要脂肪酸为油酸51.17%、亚油酸28.76%和棕榈酸17.75%。采用纺丝技术自制Fe/C-SO3H中空纤维催化剂进行催化黄连木油酯交换反应制备生物柴油,通过SEM和BET分析得出Fe/C-SO3H催化剂为中空纤维状结构,平均直径在1μm左右,比表面积50.925 Am2·kg-1;通过XRD表征分析得出催化剂在400℃氮气气氛下煅烧2 h达到适宜状态;通过振动样品磁强计表征可知催化剂为超顺磁性纤维,在非磁场状态下不会自聚;对影响催化酯交换反应的因素进行了优化,得出反应时间110 min、催化剂用量3.0%、醇油物质的量之比11∶1、反应温度75℃酯交换反应达到单因素实验设计最佳状态,转化率达到97.2%;通过FTIR分析黄连木油及其生物柴油的酯官能团变化,发现与理论分析相符,并将生物柴油与0#柴油进行对比分析,实验结果表明所得生物柴油性质优异。

Fe/C法去除地下水中三氯乙烯与四氯乙烯的影响因素研究

运用实验室批量试验,采用Fe/C微电解对地下水中的三氯乙烯(TCE)与四氯乙烯(PCE)污染物的去除进行了研究,确定了实验的主要影响因素为铁炭质量比及溶液pH值。实验的最优条件为采用质量比为1∶1椰壳炭和50目铁粉,溶液pH=5,温度25℃。在最优条件下,Fe/C微电解对TCE与PCE混合废水的处理结果表明,Fe/C法对TCE的去除率为82.4%,对PCE的去除率为59.4%。

加碳焙烧法对Fe/C微电解改性的研究

在实验室内通过加碳焙烧法对Fe/C微电解进行了改性研究,并以南阳油田探-23井压裂返排液的COD去除率作为评价指标。实验结果表明,其最佳改性条件为:活性炭加量为25％,膨润土加量为30％,锯末粉加量为5％,焙烧温度为450℃。用加碳焙烧法制得的Fe/C处理压裂废水时,其COD去除率比普通Fe/C提高了15％。将处理过压裂废水的改性Fe/C在450℃下活化2h后,可反复多次使用。因此可作为一种成本较低、无二次污染的废水处理剂,在废水处理中具有广阔的应用前景。同时,由于其比表面积较大,结构稳定,故也是一种良好的催化剂载体。

质子交换膜燃料电池Pt-Fe/C催化剂合成及性能

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法合成了碳载Pt-Fe合金电极催化剂。研究了三种碳载体(Vulcan XC-72、乙炔黑、松木炭)对催化剂合成的影响。采用TEM(透射电镜)、SEM(扫描电镜)技术对合金催化剂的物理性质进行了测试。结果表明,获得的Pt-Fe/C催化剂中合金催化剂在Vulcan XC-72碳载体中分布均匀,粒度约5 nm。通过单电池放电实验,研究了不同的载体、铂/铁原子比、热处理温度等对电池放电性能的影响,实验表明,在本实验条件下,用Vulcan XC-72作载体、Pt/Fe原子比为1∶1、热处理温度900 ℃时,电极催化性能较好。但电极稳定性实验发现,Pt-Fe合金催化剂电极在大电流下放电时,电极的稳定性不能达到满意效果,这方面的工作还有待进一步研究。

还原热处理条件对Pt-Fe/C合金催化剂性能的影响

采用脉冲微波辅助化学还原-含氢气体热处理法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt-Fe/C合金催化剂.通过电感耦合等离子体(ICP)检测了金属元素含量,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征,并利用循环伏安(CV)法评价了催化剂催化氧还原性能.结果表明,脉冲微波辅助化学还原法是一种快速制备粒径较小、分布均匀的Pt-Fe/C催化剂的有效方法,含氢气体热处理对提高催化剂活性有重要作用.还原热处理温度和时间对催化剂活性也有很大影响.经过500°C还原热处理后的催化剂活性比还原热处理之前的催化剂性能有很大提高.TEM和XRD结果显示,Pt-Fe/C-500-3h的纳米粒子均匀地分散在碳载体上,平均粒径为1.8nm,500°C下热处理3h的催化剂有最大的电化学表面积(ESA),为55.14m2·g-1.

Fe/C/H_2O_2混凝法对N-甲基对硝基苯胺生产废水的预处理

对Fe/C/H2O2混凝法预处理N-甲基对硝基苯胺(MNA)生产废水进行了实验研究。考察了水样初始pH值、反应时间、H2O2浓度、Fe投加量、催化剂投加量和絮凝剂种类等因素对废水处理的影响。结果表明:在最佳工艺条件下,废水的色度去除率接近95%,CODCr去除率接近45%。

Fe/C微电解和Fenton氧化预处理猪场沼液的对比研究

以猪场厌氧后沼液为研究对象,考察了Fe/C微电解和Fenton氧化两种方法的预处理效果。实验表明,Fe/C微电解和Fenton氧化对沼液的COD和氨氮均有较明显的去除效果,Fe/C微电解在pH为3.0~3.5,反应时间为3.0 h的条件下,COD和氨氮的去除率分别为71%和52%;Fenton氧化在pH为3.0~3.5,150 mL污水加入质量分数为30%的H_2O_21 mL和质量分数为10%的硫酸亚铁溶液2 mL的条件下,COD和氨氮的去除率分别为78%和57%,略优于Fe/C微电解的预处理效果。在优先考虑Fenton氧化法对猪场沼液进行预处理的情况下,处理后出水COD和氨氮质量浓度由原来的520,280mg/L分别降至114,120 mg/L。