PBC@δ-MnO_(2)活化过硫酸盐降解孔雀石绿:非自由基机制

采用水热法制备了磷酸化黍糠基生物炭负载δ-MnO_(2)(PBC@δ-MnO_(2))纳米复合催化剂,利用SEM对催化剂进行表征,研究了其活化过二硫酸盐(PDS)降解孔雀石绿(MG)的效果及其去除机理。考察了初始pH、PDS浓度、PBC@δ-MnO_(2)投加量等反应条件对MG去除的影响。分析PBC@δ-MnO_(2)/PDS体系中的主要活性物质,推测该反应体系中可能的反应机制。结果表明,在PBC@δ-MnO_(2)/PDS体系中,随着初始pH、PDS浓度、PBC@δ-MnO_(2)投加量的升高,MG去除率也逐渐增大,当PBC@δ-MnO_(2)投加量为0.2 g/L,PDS浓度为0.5 mmol/L,初始pH为5时,MG的去除率可达到92.61%。自由基猝灭试验和EPR分析表明,单线态氧(^(1)O_(2))是PBC@δ-MnO_(2)/PDS体系中的主要活性物种,对MG的去除起主导作用。

基于BC-BiOI/PMS的光催化体系降解恩诺沙星的研究

通过水热法制备生物炭负载碘氧化铋光催化剂(BC-BiOI),并向体系中引入过一硫酸盐(PMS),将光催化和PMS高级氧化技术进行耦合。探讨了光/BC-BiOI/PMS复合体系对恩诺沙星(ENR)的降解效果,考察了反应条件对ENR去除的影响,并深入研究了光/BC-BiOI/PMS复合体系降解ENR的机理。研究表明,光/BC-BiOI/PMS体系对ENR的降解效果良好,在BC-BiOI投加量0.2 g/L、PMS投加量1.0 g/L、pH取7的条件下,ENR降解率可达76%。通过响应面法建模分析pH、BC-BiOI投加量、PMS投加量三因素之间的交互作用,结果表明,各因素对ENR降解的影响顺序为初始pH>PMS投加量>BC-BiOI投加量。根据自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)结果可知,体系中的主要活性氧物种为·OH、SO4·-和1O_(2),三者共同氧化降解ENR。重用性实验中,BC-BiOI光催化复合材料循环使用4次仍能保持65%以上的ENR去除率。

磷酸改性生物炭负载硫化锰去除废水中重金属镉

采用磷酸作为活化剂对黍糠生物炭进行改性,得到富含活性官能团的功能性生物炭(fCBC),并将其作为硫化锰(MnS)的载体,最终成功制备出硫化锰负载的磷酸改性生物炭(MnS-fCBC),可用于水体中镉(Cd)的高效去除.系统评价了初始浓度、初始pH值以及Mn S-f CBC投加量对于吸附反应的影响.MnS-f CBC表现出优越的吸附Cd的能力,在初始Cd浓度为200mg/L、p H=6和投加量1g/L的条件下,MnS-f CBC对于Cd的吸附容量最大,达145.15mg/g.吸附反应受pH值影响显著,在偏酸性条件下能取得较好的去除效果.通过X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)对Mn S-f CBC进行结构表征分析,结合批次试验探讨了Cd的去除机理.结果表明,表面络合和化学沉淀是Cd去除的主要机理.材料的回用性能试验显示,在5次循环使用后,材料依然有较高的Cd去除能力,表明其具有较高的可重用性.因此,MnS-f CBC可作为一种高效的Cd吸附剂,应用于含Cd废水处理.

不同晶型二氧化锰去除孔雀石绿的研究

采用水热合成法,通过控制K+浓度得到3种不同晶型的二氧化锰(α-MnO_(2)、β-MnO_(2)和δ-MnO_(2))。从微观结构来看,α-MnO_(2)为线状结构,β-MnO_(2)呈丝状结构,δ-MnO_(2)呈二维层状花椰菜状,表面粗糙,比表面积较大。XRD晶型分析表明,β-MnO_(2)显示出许多尖锐的窄峰,结晶度较好;α-MnO_(2)的XRD谱图特征峰变宽变矮,表明存在较小的微晶;δ-MnO_(2)的峰型宽化,结晶度较差,晶粒最小且晶面间距大,有利于催化反应的发生。3种晶型二氧化锰对孔雀石绿(MG)的去除率由高到低依次为δ-MnO_(2)>β-MnO_(2)>α-MnO_(2),表明δ-MnO_(2)的形貌结构与晶型特征最有利于反应的进行。探究了δ-MnO_(2)体系中pH及污染物初始质量浓度对MG去除效果的影响,结果表明,MG的去除率随pH的增加而增大,随MG初始质量浓度的提高而呈下降趋势。此外,δ-MnO_(2)对孔雀石绿的吸附行为符合Langmuir模型和伪二级动力学模型,属于单层吸附,表面吸附位点分布均匀,吸附速度受化学吸附控制,理论吸附量为40.55 mg/g。

改性生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解活性蓝19的机理及老化研究

采用磷酸改性的黍糠基生物炭作为纳米零价铁(Nanoscale zero⁃valent iron,nZVI)载体,成功制备出一种高效非均相活化材料—磷酸改性生物炭负载纳米零价铁(nZVI@PBC),用来活化过硫酸盐(Persulfate,PS)降解印染废水中的典型染料—活性蓝(Reactive Blue 19,RB19).nZVI@PBC表征结果表明,经磷酸改性后的生物炭具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构和活性官能团,有利于后续nZVI的负载及对污染物的降解.通过批次试验探究了nZVI@PBC投加量、PS浓度和初始pH值对nZVI@PBC/PS体系降解RB19的影响.结果表明,在RB19初始浓度为200 mg·L^(-1),pH值为4,PS浓度为2 mmol·L^(-1),nZVI@PBC投加量为0.1 g·L^(-1)的条件下,反应60 min后nZVI@PBC/PS体系对RB19的降解率达到93.81%.自由基猝灭剂试验和电子顺磁共振(EPR)结果表明,SO·_(4)^(-)和·OH自由基均参与降解过程.nZVI@PBC/PS体系的活化机理为:nZVI首先与溶液中的O_(2)、H_(2)O、PS发生反应,生成具有活化能力的Fe(II),随后Fe(II)与PS发生非均相活化产生高活性的自由基.此外,探究了不同老化条件(包括置于水中、空气中及密封储存)对nZVI@PBC活性的影响.结果显示,在接触空气和密封储存的老化条件下并未对其活性产生显著影响,而水体环境对其活化性能破坏较严重.

改性方法对生物炭复合体系降解活性蓝19的影响

以黍糠为原材料,采用磷酸、氢氧化钠、碳酸钾三种改性剂制备改性生物炭,然后将纳米零价铁(nZVI)负载到改性生物炭上得到纳米零价铁基改性生物炭,并将其与过硫酸盐(PS)组合成复合体系。探究3种改性方法对生物炭、nZVI基生物炭和活化过硫酸盐的影响。结果表明,磷酸改性的生物炭(PBC)有较大的比表面积和丰富的官能团,且nZVI的负载效果好,减少了铁的溶出。氢氧化钠改性的生物炭(SBC)比表面积变化不大,羧基官能团的数量有减少,nZVI的负载效果较好。碳酸钾改性的生物炭(KBC)比表面积有显著提升,官能团基本无变化,负载nZVI后铁的溶出量相对较大。纳米零价铁基改性生物炭对过硫酸盐的活化效果为:磷酸改性>碳酸钾改性>氢氧化钠改性,nZVI-PBC/PS复合体系对活性蓝19染料(RB19)的降解率可达到92.8%。