介孔CuCo/FeCeO_(x)催化剂协同催化类Fenton反应

类Fenton反应是降解水中有机污染物的有效方法之一,开发高效的非均相催化剂至关重要。通过硬模板法制备了Fe掺杂的具有有序介孔结构的FeCeO_(x)材料,以此为载体通过浸渍法负载Cu和Co后,构建了具有多金属活性位点的催化剂。催化剂在亚甲基蓝降解反应中表现出优异的催化性能,在45 min内可将亚甲基蓝完全降解,且具有良好的循环使用性能,使用5次后亚甲基蓝降解率仍达到93.3%。催化剂的介孔结构有利于吸附亚甲基蓝,暴露更多的活性位点,多金属之间的协同作用促进了催化剂上的电子转移,从而提高H_(2)O_(2)的活化效率和促进·OH的产生。

单原子催化剂在类芬顿水处理领域的研究进展

单原子催化剂(SACs)以其独特的结构和特性,特别是在最大限度地利用原子和提高内在催化活性方面受到了广泛的关注。近年来,基于SACs的高级氧化技术(AOPs)已成为水污染控制研究中的一个新兴领域,广泛应用于去除各种难降解有机污染物。本文分析了SACs的合成及表征方法,着重介绍了SACs在不同类芬顿催化反应中的性能及其作用机理。此外,还介绍了将SACs固定在膜状或柱状过滤器上连续流的测试,以探究SACs在类芬顿反应中实际应用的潜力。最后,对合理的SACs设计、类芬顿反应机理探索等方向进行了展望,旨在提高SACs应用于类芬顿反应在实际废水处理中的应用潜力。

酸性红R在UV-类Fenton体系中的光降解实验

本论文选用了偶氮染料ARR为主要研究对象,研究它在UV-类Fenton体系中的光催化降解行为。采用紫外杀菌灯(λ≥254 nm)为光源,光化学反应实验在自制的光催化反应装置中进行。光照反应时间50 min,间隔相同时间取样,采用分光光度法检测ARR在光催化降解过程中的浓度变化,系统地研究了ARR的初始浓度、反应体系pH值、蒙脱土/H_(2)O_(2)配比、以及NO_(3)^(-)、EDTA、Cl^(-)、丙酮酸钠等对偶氮染料ARR光催化降解的影响。结果表明:在pH=3.0、66 mg/L的30%H_(2)O_(2)和浓度为1 g/L的蒙脱土条件下,ARR在UV-类Fenton体系可以获得较高的反应速率,NO_(3)-、丙酮酸钠对ARR的光催化降解有促进作用,而Cl^(-)、EDTA对ARR的光催化降解有抑制作用。

磁性多壁碳纳米管的制备及用于类芬顿反应催化降解橙黄Ⅱ

为了提高非均相类芬顿体系的催化效率,采用原位生长法和直接混合法分别合成了Fe_(3)O_(4)修饰的磁性多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs)纳米复合材料,并对其作为类芬顿催化剂降解偶氮染料橙黄Ⅱ的效果进行了研究。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和磁学性能(VSM)检测对制备的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合材料的组成、结构、形貌及性能等进行了表征,结果表明:原位生长法获得的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs纳米复合材料具有良好的磁学性能,且Fe_(3)O_(4)纳米粒子均匀分布于碳纳米管的表面。降解实验结果表明:在Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合催化剂用量为0.025 g、H_(2)O_(2)用量为555μL、pH值为2.5、反应温度为25℃、橙黄Ⅱ溶液初始浓度为50 mg/L的条件下,6 h后橙黄Ⅱ的去除率达到99.9%。该复合材料也表现出良好的稳定性和可重复使用性,磁分离循环使用四次后对橙黄Ⅱ的去除率仍能保持在97%以上。

生物炭负载纳米零价铁催化降解亚甲基蓝性能研究及机理分析

为提升纳米零价铁在类芬顿反应体系中的催化能力,减少团聚现象,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI@BC)。通过表征、亚甲基蓝降解实验,探究材料性能、降解最佳条件及作用机理。结果表明,纳米零价铁(nZVI)均匀分布于生物炭表面,且材料纯度较高、稳定性较好。在降解实验中,降解100 mg·L^(-1)亚甲基蓝溶液的最佳反应条件为25℃、初始pH=3、nZVI@BC投加量30 mg·L^(-1)、H2O2投加浓度4 mmol·L^(-1),10 min内几乎完全降解。在降解过程中,·OH起主要作用,发色官能团首先断裂,随后芳环结构被破坏,最终彻底降解。且nZVI@BC循环使用性能较好,3次循环后亚甲基蓝去除率仍达85%以上。在印染废水处理实验中,nZVI@BC处理效果良好,当H2O2投加浓度为0.9 mmol·L^(-1)、nZVI@BC投加量为60 mg·L^(-1)、pH≤4.5时,出水化学需氧量(CODcr)可降至50 mg·L^(-1)以下,达到回用水标准。

锰离子参与的类Fenton反应的HPLC和ESR波谱研究

利用自旋捕捉-ESR技术及芳环羟基化反应-高效液相色谱(HPLC)法两种方法研究了Mn^(2+)参与的类Fenton反应.两种方法均检测到Mn^(2+)与H_2O_2反应产生·OH.建立了HPLC-荧光检测器对·OH的高灵敏快速检测方法.检测了超氧化物歧化酶以及几种Mn^(2+)配体对产生?OH的影响.结果显示,Mn^(2+)与H_2O_2反应可以发生类Fenton反应,产生·OH.这一现象可能是Mn^(2+)引起生物体内氧化损伤的重要原因.

微波强化非均相类Fenton反应氧化降解苯酚

研究了在微波场条件下非均相类Fenton试剂反应降解含酚废水,分别进行了微波场条件下和常规条件下类Fenton试剂反应降解苯酚实验并测定了反应动力学曲线,讨论了温度、微波场功率对苯酚去除率以及TOC去除率的影响,估算了反应活化能。实验结果表明:使用微波辐射可提高非均相类Fenton反应降解含酚废水的反应速率、苯酚去除率和TOC去除率。发现在微波和常规条件下,反应可近似为三级动力学反应。反应活化能估算结果表明,对类Fenton试剂降解苯酚的反应体系施加微波,可降低反应活化能和提高反应速率,微波辐射的功率越大,苯酚转化速率和TOC降解速率就越快。与常规条件下类Fenton试剂降解苯酚的反应相比,施加足够强的微波场,可较明显降低反应活化能和提高反应速率和去除率。当微波辐射功率分别为200 W和600 W时,苯酚降解的反应活化能分别为17.175和15.042 kJ/mol,比常规条件的反应活化能降低了11.48%和22.48%。

非均相类Fenton反应催化氧化脱色降解直接桃红12B

研究了以Fe-Ni-Mn/Al2O3为催化剂(FA催化剂),用微波促进非均相类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料直接桃红12B及相关机理。内容包括直接桃红12B溶液的浓度-吸光度工作曲线,初始pH值、H2O2用量、FA催化剂用量对脱色降解直接桃红12B的影响,微波单独脱色处理直接桃红12B、微波+FA催化剂脱色处理直接桃红12B、微波+H2O2脱色处理直接桃红12B、微波-FA催化剂-H2O2体系脱色处理直接桃红12B、阳光-FA催化剂-H2O2体系脱色处理直接桃红12B等对照试验研究。在优化条件下,比较了采用光助非均相类Fenton与微波促进非均相类Fenton反应的脱色效率,并探讨了微波促进非均相类Fen-ton反应的机理。研究表明微波可以明显加快非均相类Fenton法催化氧化脱色降解直接桃红12B溶液的过程。论文所用表征方法均为紫外-可见光谱法。

微波强化类Fenton反应催化氧化脱色降解孔雀石绿废水

以超声浸渍-焙烧法制备的Fe2O3/Al2O3为催化剂,研究了微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料孔雀石绿及相关机理。考察了溶液pH、H2O2用量、催化剂用量、微波辐射功率及时间等因素对其降解效果的影响。结果表明,催化剂与微波存在协同效应,当pH为3.0时,微波可以明显加快类Fenton法催化氧化脱色降解孔雀石绿溶液,用该方法处理染料孔雀石绿,5 min色度脱除率可达到96.42%。

锰离子对Fenton反应的影响

Fenton反应是生物体内产生羟基自由基(.OH)的主要反应.Mn2+在体外可以参与类似反应生成.OH.在此基础上,本文利用自旋捕捉-ESR技术比较了Mn2+参与类Fenton反应(Fenton-like reaction)与Fe2+参与Fenton反应的能力,利用芳环羟基化(aromatic hydroxylation)反应-高效液相色谱法检测了Mn2+对Fe2+参与的Fenton反应的影响.利用电泳技术检测了上述反应产生的.OH对质粒DNA的损伤情况.结果显示,在实验条件下,Mn2+与过氧化氢(H2O2)反应产生.OH的能力仅为相同条件下Fe2+的5%左右.但Mn2+可以在Fenton反应中明显促进.OH的产生.

微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解染料罗丹明B

研究了以Cr(Ⅵ)为催化剂,用微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料罗丹明B及相关机理。内容包括:罗丹明B溶液的浓度-吸光度工作曲线绘制;初始pH值、H2O2用量、K2Cr2O7用量对类Fenton反应脱色降解罗丹明B的影响;正交优化试验;微波单独脱色处理罗丹明B、微波+K2Cr2O7脱色处理罗丹明B、微波+H2O2脱色处理罗丹明B、阳光-Cr(Ⅵ)-H2O2体系脱色处理罗丹明B、微波-Cr(Ⅵ)-H2O2体系脱色处理罗丹明B等对照试验研究。通过研究,确定了方法的优化条件,在优化条件下,比较了采用光助类Fenton与微波促进类Fenton反应的脱色效率,并讨论了微波促进类Fenton反应的反应机理。研究表明在pH3.0时,微波可以明显加快类Fenton法催化氧化脱色降解罗丹明B溶液的过程,对于降解脱色速度,微波-Cr(Ⅵ)-H2O2体系最快。用该方法处理染料罗丹明B,色度脱除率可达到99.0%以上。文章所用表征方法均为紫外-可见光谱法。

海洋菌群好氧共代谢降解酮洛芬特性研究

酮洛芬已在海洋环境中被广泛检出.为进一步了解海洋微生物对该化合物的降解特性,利用从海水中富集得到的YEP菌群研究其对20 mg/L酮洛芬的降解.结果表明,在以500 mg/L酵母浸粉为共代谢基质条件下,YEP菌群能够在36 h内好氧完全去除酮洛芬.在此过程中,YEP菌群分泌的铁载体能够将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)可与YEP菌群产生的H 2O 2反应生成OH.淬灭剂实验表明,OH参与了酮洛芬的降解.高效液相色谱-质谱分析表明,生物驱动的类芬顿反应生成的OH参与了酮洛芬的初始羟基化反应,产生新的中间代谢产物,然后通过酶催化反应实现对酮洛芬的矿化.高通量测序分析表明,Halomonas、Gracilimonas、Oceanimonas、Owenweeksia和Marinicella参与了生物驱动的类芬顿反应.研究结果为理解酮洛芬的生物降解机理及其在海洋环境中的归趋提供了理论依据.

Fe^(3+)、Co^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)参与UV/类Fenton反应动力学研究

以活性艳红X-3B为研究对象,用4种3d轨道过渡金属离子协同UV作催化剂,以H2O2为氧化剂,探讨不同pH值、不同催化剂和氧化剂投入量对色度、COD去除效果的影响;通过改变温度研究4种过渡金属离子进行催化反应的活化能。结果表明,4种过渡金属离子都能发生类Fenton反应,且对活性艳红X-3B的降解速率模型符合二级反应速率模型,通过对反应速率、体系活化能和指前因子的量化研究,得知催化能力的大小顺序为Fe3+>Cu2+>Ni2+>Co2+;受温度影响的大小程度排序为:Ni2+>Co2+>Cu2+>Fe3+。

微波促进类Fenton反应催化氧化降解染料吖啶橙

分别以Fe3+、Fe2O3/Al2O3为催化剂,在微波的协同作用下进行Fenton降解染料吖啶橙模拟废水的研究,考察了溶液pH、H2O2用量、催化剂用量等因素对其降解效果的影响。结果表明,催化剂与微波存在协同效应,当分别以浓度为1.6×10-4 mol/L的Fe3+、Fe2O3/Al2O3为催化剂,其最佳投加量分别为24 mL/L、8.0 g/L,pH为3.5,30%H2O2投加量为40μL/L时,可取得最佳降解效果,吖啶橙的降解率分别达到99%、97%以上。

磁性膨润土的制备及类Fenton氧化法处理焦化废水

以Al-Fe柱撑膨润土为原料,通过原位氧化沉淀法负载纳米Fe3O4颗粒,制备磁性膨润土。采用XRD,SEM,EDS技术对磁性膨润土进行了表征,并将其作为类Fenton反应催化剂对焦化厂二沉池出水(COD为267.6 mg/L、色度为428度)进行了深度处理,探讨了各反应条件对处理效果的影响。实验结果表明:Fe3O4颗粒较为均匀地分布在膨润土表面,负载牢固;在H2O2加入量70 mmol/L、磁性膨润土加入量0.8 g/L、反应温度30℃、初始废水p H 5.0的条件下反应30 h,废水COD和色度的去除率分别达到78.5%和93.4%,COD和色度分别降至57.5 mg/L和28度,满足GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工业用水水质》的要求;磁性膨润土使用4次后,对废水的处理效果仍很稳定。

对锰离子参与类Fenton反应机理的研究

锰主要以Mn2+形式存在,有人发现其具有与其他过渡性金属离子截然相反的抗氧化活性,采用自旋捕捉-ESR技术、芳环羟基化反应-高效液相色谱(HPLC)法和琼脂糖电泳法三种方法研究Mn2+参与类Fenton反应的情况时,均检测到Mn2+与H2O2反应产生.OH,Mn2+与H2O2反应可以发生类Fenton反应,产生.OH。这一现象的产生可能是Mn2+引起生物体内氧化损伤之故。同时显示,Mn2+的类Fenton反应是否产生.OH与反应过程Mn2+以及其他成分浓度有关(如高浓度抑制,低浓度促进),为诸多文献中Mn2+作为促氧化剂还是抗氧化剂的争论提供了可能解释。同时Mn2+能引起.OH持续低量的产生为一些慢性疾病的发生提供了合理的解释。

芳环羟基化荧光法检测类Fenton反应产生的·OH

采用L-苯丙氨酸为探针,使用液相色谱仪(HPLC)荧光检测器检测了7种过渡金属离子参与类Fen-ton反应产生.OH的能力.试验采用的激发波长277nm,发射波长306nm.产物L-Tyr在反应前后的荧光变化可间接反映.OH产生量.实验结果表明Cr(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)产生.OH的能力较强,而Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)产生.OH的能力极弱..OH清除剂脱铁敏或甘露醇,能明显抑制产物L-Tyr的荧光强度变化,说明.OH的产生受到抑制,结果表明HPLC方法准确可靠.使用分光光度法对上述离子参与类Fenton反应产生.OH的实验进行了验证,得到了基本一致的结果,但芳环羟基化荧光法的结果更稳定,灵敏度更高,故此方法对于.OH检测以及抗.OH机理和应用研究等方面具有较高应用价值.

纳米铁氧化物催化类Fenton反应降解抗生素磺胺

采用纳米铁矿物(赤铁矿α-Fe2O3、磁赤铁矿γ-Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、水铁矿Fe5HO8·4H2O)为催化剂与H2O2构成类Fenton反应,进行抗生素磺胺的氧化降解研究,并考察磺胺初始浓度、铁氧化物投加量、H2O2浓度、溶液p H等对磺胺氧化降解过程的影响。结果表明,磺胺初始浓度2 mg·L-1、赤铁矿投加量1 g·L-1、H2O2浓度30 m L·L-1、溶液p H 3.6和温度25℃条件下,反应72 h后磺胺的降解率为99.27%。利用LC-MS进行产物分析,表明铁氧化物催化类Fenton反应降解磺胺主要是催化氧化反应,磺胺分子结构中的对位氨基被氧化成硝基。

稀土元素Pr辅助的类Fenton试剂氧化法处理染料废水

以靛蓝为目标污染物,采用稀土元素Pr辅助的类Fenton试剂氧化法处理模拟染料废水。制备了双金属氧化物催化剂Fe2-xPrxO3,考察了催化剂中n(Pr)∶n(Fe)、催化剂加入量、初始靛蓝质量浓度、H2O2加入量、废水pH对废水脱色效果的影响。实验结果表明:Pr在很大程度上提高了类Fenton反应的效率,废水脱色率得到显著提高;在n(Pr)∶n(Fe)=1∶5、初始靛蓝质量浓度为30 mg/L、催化剂加入量为500 mg/L、H2O2加入量为40 mL/L、废水pH为3的最佳工艺条件下,反应50 min时废水脱色率达到92.78%。

黄铜矿催化异相类Fenton反应处理染料废水研究

采用异相类Fenton反应处理染料废水,并以均相Fenton反应为对照,考察废水初始p H值、催化剂投加量、H2O2投加浓度和反应时间对处理效果的影响,测定了反应过程中铁离子和剩余H2O2浓度的变化情况。结果表明,对于试验用实际染料废水,均相Fenton反应适宜的p H范围为3～8,七水合硫酸亚铁投加量为2 g/L,H2O2投加浓度为20 mmol/L,反应时间为2 h时,COD去除率与色度去除率最高能达到59.39%和97.71%;异相类Fenton反应在废水初始p H=3时处理效果最佳,黄铜矿投加量为9 g/L,H2O2投加浓度为20 mmol/L,反应时间4 h时,COD去除率与色度去除率分别为56.03%和93.79%。均相和异相类Fenton反应处理染料废水过程中生成的·OH能降解有机污染物。