β-FeOOH/SiO_(2)复合非均相Fenton催化剂制备及对甲基橙溶液的降解

采用简单、环保的方法合成β-FeOOH/SiO_(2)复合非均相Fenton催化剂,采用红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对催化剂进行表征分析,考察质量比、合成温度和合成时间对催化剂催化活性的影响,通过分析催化剂类型、用量及双氧水用量,探究β-FeOOH/SiO_(2)复合催化剂处理染料废水的最佳工艺条件。结果表明:β-FeOOH/SiO_(2)复合催化剂制备工艺简单,操作条件温和,易于工业化生产;β-FeOOH/SiO_(2)复合催化剂在满足m(β-FeOOH)/m(SiO_(2))=1∶1,反应温度为90℃,反应时间为8 h时,具有最佳的催化活性;在30℃条件下,β-FeOOH/SiO_(2)的加入量为5 g/L,过氧化氢的加入量为0.1 L/L时,200 mg/L甲基橙染料废水的去除率最大,达到98.85%,对亚甲基蓝和罗丹明B的去除率分别达到90.44%和99.25%;β-FeOOH/SiO_(2)复合催化剂对染料废水具有良好的降解效果。

负载型三维电极-电Fenton法处理活性艳橙X-GN废水

三维电极-电Fenton法是一种在电Fenton的基础上引入三维电极电催化技术的新型高级氧化法,在水处理中得到了广泛的应用。用过量浸渍煅烧法制备负载型三维电极,以采用该电极的三维电极-Fenton法处理活性艳橙X-GN废水。通过试验研究了pH、电压、Na_(2)SO_(4)投加量、Fe^(2+)投加量对处理效果的影响,并采用响应曲面法最优化实验条件。结果表明,当试验pH=4.7,电压为20.39 V,Na_(2)SO_(4)投加量为2.13 g/L,Fe^(2+)投加量为2.5 mmol/L时,COD和色度去除率可以达到85.41%和92.18%。负载型三维电极-电Fenton法对活性艳橙X-GN废水的色度和COD均具有较理想的处理效果。

铜半胱胺配合物类Fenton催化降解土霉素的研究

为有效去除污染水体中的土霉素,采用水浴升温合成法制备了铜半胱胺配合物(Copper-Cysteamine-Iodine,Cu-Cy-I),并通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)等方法对其形貌、结构、化学成分进行表征。为了研究Cu-Cy-I对土霉素的降解效果,考察了光照时间、H_(2)O_(2)浓度、溶液pH值、催化剂质量、溶液的初始质量浓度以及光源等因素的影响。结果显示,在100 m L质量浓度为100 mg/L的土霉素中加入20 mg Cu-Cy-I催化剂、0.025 mol/L H_(2)O_(2),置于高压汞灯下,照射100 min后对土霉素的降解率可达99.0%。采用自由基捕获试验探究了Cu-Cy-I/H_(2)O_(2)体系中的活性自由基,发现羟基自由基(Hydroxyl radical,·OH)、超氧自由基(Superoxide radical,·O_(2)^(-))和光生空穴(Photogenerated electrons,h^(+))三者共同作用并促进土霉素的降解。Cu-Cy-I对土霉素具有较高的降解效果,为抗生素废水的治理提供了一种新方法。

多孔MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)壳聚糖微球用于增强类Fenton降解染料废水的研究

将壳聚糖与金属盐混合溶液滴入碱性溶液中,采用一步法制备了金属壳聚糖微球(MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS),并用于刚果红(CR)的类Fenton降解。结果表明,与单金属壳聚糖微球(MnO_(2)/CS、Fe_(3)O_(4)/CS)相比,MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS具有更好的催化活性;在最佳条件下(50 mg/L CR,pH=7,0.9 mol/L H_(2)O_(2),2.0 g/L催化剂,60 min),CR的去除率达到100%。MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS的高活性归因于其较大的比表面积和孔体积,特殊多孔结构有利于反应物的吸附/扩散和活性位点的暴露;Mn-Fe双金属之间的协同作用促进了电子传递,有效提高了催化活性。金属壳聚糖微球可以很容易地从反应体系中收集,重复使用5次后仍然保持较高催化活性(88.2%)。

磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶在纳米Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解效果

用Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI)作为非均相催化剂,与H2O_(2)耦合构建类Fenton体系,以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT).通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe_(3)O_(4)-nZVI材料进行了表征,并考察了Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中H2O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、初始pH及Fe_(3)O_(4)-nZVI循环使用次数对SDZ和SMT降解效果的影响.结果表明,在25℃,SDZ和SMT初始浓度均为10 mg·L^(-1),H2O_(2)浓度分别为10 mmol·L^(-1)(SDZ)和15 mmol·L^(-1)(SMT),Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8 g·L^(-1),初始pH为3的优化条件下,在180 min时,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对水中SDZ和SMT的降解率分别为97.45%和95.51%,Fe_(3)O_(4)-nZVI重复利用4次后,对SDZ和SMT的降解率仍保持在87%以上,表明该材料具有良好的磁回收利用性能.拟一级动力学拟合参数R2均在0.93以上,表明Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法对SDZ和SMT的降解过程均符合拟一级动力学方程.且在各因素最优条件下,SDZ的反应速率常数均大于SMT的反应速率常数,这可能与二者的理化性质及分子结构有关,即磺胺类抗生素(SAs)的pKa值和水溶解度越小,疏水性越强,杂环基团上的甲基取代基数目越少,SAs越容易被降解.

高炉渣非均相类Fenton降解亚甲基蓝废水

本文以高炉渣为催化剂,通过非均相类Fenton的方法降解模拟亚甲基蓝废水,在有无光照的条件下,考察了高炉渣用量、H_(2)O_(2)用量、pH、反应时间等因素对模拟废水的色度及COD去除率的影响。实验证明:有光照条件下的去除效果均优于无光照,光照条件下该体系最佳条件为:pH=3,高炉渣用量为0.1 g/100 mL,H_(2)O_(2)(质量分数30%)为0.2 mL/100 mL,反应时间2 h,亚甲基蓝废水脱色率及COD去除率均达到100%。动力学研究表明:有光照条件下反应速率大于无光照条件,二者反应都更符合二级动力学模型。

高熵合金与E-Fenton试剂处理染料废水实验研究

处理染料废水的电芬顿(Electro-Fenton,E-Fenton)技术已经展现出显著的优势。然而,在实际应用中,电极材料的耐用性和腐蚀问题一直是限制其进一步发展的关键因素。为了解决这些问题,并进一步提高降解效率,研究决定采用高熵合金作为阳极,并结合E-Fenton试剂进行实验。目标是以甲基橙为模拟污染物,对染料废水进行降解处理。实验结果显示,在反应进行5 h后,Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni高熵合金的最大腐蚀速率仅为5.94 g/cm^(2)·h。与Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(1.3)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(0.9)Ni和铁片的腐蚀速率相比,分别降低了44.17%、63.44%、78.06%和84.59%。Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni和Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni合金均出现了Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)的衍射峰。这一研究结果表明,高熵合金与E-Fenton试剂联合处理染料废水的方法,有效地提高了电极材料的耐腐蚀性。这不仅为染料废水的处理提供了新的解决方案,同时也进一步证实了高熵合金在环保领域的应用潜力。

非贵金属催化电极Ni/C@CF的制备及绿色类Fenton性能

传统芬顿(Fenton)法利用Fe2+催化H_(2)O_(2)产生具有强氧化性的羟基自由基(•OH),可以高效氧化降解水中有机污染物,但其操作pH范围窄(pH≈3)和易产生铁絮凝沉淀的缺点限制了其应用发展.原子氢H*作为一种单电子供体,可以将电子快速转移到H_(2)O_(2)中,生成•OH,适用于广泛的pH值,没有铁污泥产生,是一种新型高效绿色芬顿法.然而,原子H*更易相互结合形成H_(2),极不稳定,因此,探索合适的电催化剂对H*绿色Fenton的应用起着至关重要的作用.本文以炭黑作为载体,通过液相还原法制备了具有催化活性高、性能稳定的Ni/C@碳毡(Ni/C@CF)非贵金属电催化材料,制备的Ni纳米粒子均匀分散在炭黑上.以此电极材料为阴极,构建绿色Fenton催化体系,能够催化H_(2)O和H+生成H*,进而催化H_(2)O_(2)产生•OH,高效降解去除水中抗生素污染物.通过调节制备方法、电压、溶液pH值及外加氧化剂量,确定了该体系下的最佳反应条件.

三维电极电Fenton处理阿奇霉素制药废水研究

以钛涂钌铱电极(RuO_(2)-IrO_(2)/Ti)为阳极,石墨为阴极,活性炭为粒子电极构建三维电极电Fenton体系,研究三维电极电Fenton处理阿奇霉素制药废水的影响因素,系统性考察活性炭粒子电极类型及投加量对处理效果的影响,并通过改变极板间距、pH、曝气强度、电解电压、反应时间等因素,确定最佳反应条件。进一步通过正交实验比较各因素影响程度大小,优化三维电极电Fenton处理阿奇霉素制药废水实验条件。结果表明,以3 mm柱碳作为粒子电极,当其投加质量浓度为100 g/L时,最佳工艺条件为pH=3、电解电压15 V、曝气强度1.0 L/min、极板间距7 cm、反应时间2 h。此条件下,废水COD平均去除率为72.28%,B/C由初始的0.086上升至0.312,处理效果达最优。此外,各因素对于三维电极电Fenton处理阿奇霉素制药废水效果的影响程度为pH>曝气强度>电解电压>反应时间>极板间距。

紫外光引发Fenton氧化技术协同去除造纸中段废水COD_(Cr)的性能研究

对紫外光引发Fenton氧化技术协同处理造纸中段废水COD_(Cr)进行了研究,探究反应时间、FeSO_(4)·7H_(2)O浓度、H_(2)O_(2)浓度、pH值、紫外光强度等因素对COD_(Cr)去除效率的影响。实验结果表明,在反应时间80min,FeSO_(4)·7H_(2)O浓度0.6 mol/L,H_(2)O_(2)浓度0.3 mol/L,pH值为4,以及紫外光强度为14 mW/cm^(2)的最优条件下,该技术能够实现造纸中段废水74%的COD_(Cr)去除率。紫外光引发Fenton氧化技术能够有效促进Fenton氧化反应中·OH自由基的生成,提高造纸中段废水的COD_(Cr)去除效率。

Fenton氧化法在工业有机废水处理中的试验研究

工业有机废水具有很高的化学需氧量(COD),潜在污染风险大,已对生态环境构成严重挑战。本研究采用Fenton氧化法处理工业有机废水,通过单因素试验和正交试验分析FeSO_(4)·7H2O用量、H2O2用量和pH对COD去除率的影响。结果表明,Fenton氧化法能够有效去除工业有机废水中的COD,最佳工艺条件下,FeSO_(4)·7H2O用量为0.5 g,H2O2用量为2.0 mL,pH为3,COD去除率最佳。本研究为工业有机废水的高效处理提供有力支持。

原儿茶酸促进铁循环强化Fenton体系降解避蚊胺

为了减少传统Fenton体系中Fe(Ⅱ)的投加量,提高H_(2)O_(2)的利用率,选择添加原儿茶酸(PCA)实现Fenton体系中的铁循环。以避蚊胺(DEET)为目标污染物,在最佳反应条件:c(DEET)0=0.2 mmol/L,c(H_(2)O_(2))=1.0 mmol/L,n(H_(2)O_(2))/n[Fe(Ⅱ)]=20∶1,n(PCA)/n[Fe(Ⅱ)]=1∶1,pH值=3.0下,DEET在20 min内降解率可达75%。对DEET降解过程中的总铁(TFe)和Fe(Ⅱ)浓度的变化进行记录,证明了PCA除了作为络合剂提高溶液中Fe离子的溶解度,也可作为还原剂促进体系中的Fe循环。利用叔丁醇(TBA)和对苯醌(PBQ)作为自由基淬灭剂鉴别反应体系中主要活性物质,得出PCA/Fe(Ⅱ)/H_(2)O_(2)体系中起主要氧化作用的是羟基自由基(·OH)。共存离子试验结果表明,SO^(2-)_(4)的存在对DEET的降解没有影响。对常见的污染物降解试验表明,Fe(Ⅱ)/PCA/H_(2)O_(2)体系普适性较好。

基于PMS活化的类Fenton高级氧化技术在水处理中的应用

过一硫酸盐(PMS)活化的类Fenton高级氧化技术在废水处理中应用领域广阔,多孔结构载体(如碳基材料、分子筛或MOFs)的引入可有效提高体系对有机物的降解能力,改善金属活性组分的分散性及稳定性,抑制金属浸出。本文综述了在PMS活化的类Fenton高级氧化技术中,过渡金属-碳基材料、过渡金属-分子筛以及MOFs等复合体作为非均相催化剂活化PMS处理有机废水的研究现状,探讨了催化剂种类和载体差异对活化机理的影响,提出了未来催化剂改进提升的方向。

没食子酸强化Fenton体系对水中DEET降解的研究

针对Fenton反应过程中生成的Fe^(3+)的还原速率相对于Fe^(2+)和H_(2)O_(2)的反应速率较慢限制了其降解效率的问题,以N,N-二乙基-间甲苯酰胺(DEET)为目标污染物,比较了3种络合剂对Fenton反应的促进效应。结果表明,在DEET浓度为200μmol/L、H_(2)O_(2)/Fe^(2+)摩尔比为20∶1、初始Fe^(2+)浓度为50μmol/L、没食子酸(GA)/Fe^(2+)摩尔比为1∶1以及pH=7.0的条件下,DEET的去除效率在20 min内达到75.3%。与传统的Fenton体系相比,DEET的降解效率提高了63.8%。HO·是加速DEET降解和矿化的主要活性氧物质。GA促进了Fe^(3+)的还原和H_(2)O_(2)的分解,从而促进了额外自由基的生成,加速了Fe^(2+)/H_(2)O_(2)体系对DEET的降解。

人工智能助力Fenton法降解间甲酚废水的过程优化研究

采用Fenton氧化法进行人工智能芬顿氧化处理间甲酚废水实验,考察了Fe^(2+)质量浓度、H2O2体积分数、初始pH、反应时间和间甲酚初始质量分数对降解间甲酚反应的影响,利用响应面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别确定降解间甲酚的最佳方案,同时对TOC去除率的关系进行拟合优化对比。结果表明,利用ANN模型并采用枚举法获取的最佳优化条件:Fe^(2+)质量浓度为0.66 g/L、H_(2)O_(2)体积分数为6.00 mL/L、初始pH为3、反应时间为23.37 min、间甲酚初始质量分数为50μg/g,此时,TOC去除率为48.14%,优于响应面法的32.16%。

Fe基类Fenton催化剂非均相处理造纸废水

针对传统均相Fenton法深度处理造纸废水中铁泥量大、成本较高等问题,将Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、石墨粉采用高温烧结的方式,制备Fe基类Fenton催化剂,并用于非均相Fenton处理造纸废水,可达到节省FeSO_4用量的效果。结果表明,经高温烧结制备的Fe基类Fenton催化剂具有丰富的孔隙结构,在pH值为3、催化剂投加量15 g/L、COD_(Cr)和H_(2)O_(2)质量比1∶0.75、反应时间90 min的条件下,造纸废水COD_(Cr)去除率为74.8%,且经过10次循环实验仍达70%以上,BOD_5去除率可达67%以上。

高效三维电极电Fenton降解苯酚实验研究

酚类化合物是一种有毒污染物,难以生物降解。电Fenton技术是去除酚类物质的有效手段之一。通过热溶剂—涂覆—焙烧法制备Fe_(3)O_(4)负载碳纳米管修饰泡沫镍(Fe_(3)O_(4)/CNT/NF)粒子电极,可在电解系统中同时产生H_(2)O_(2)和Fe^(2+)。以Fe_(3)O_(4)/CNT/NF作为粒子电极构建三维电极电Fenton系统对苯酚进行降解,苯酚去除率明显高于基于Fe_(3)O_(4)/NF和NF粒子电极的三维电极及二维电极体系。对反应条件进行优化后,在降解时间60 min、极板间距3.0 cm、Fe_(3)O_(4)/CNT/NF粒子电极投加量8.0 g/L、电流350 mA、电解质浓度100 mmol/L、初始pH为4的条件下,苯酚去除率可达76.23%。猝灭实验结果表明,该体系中羟基自由基(·OH)在降解过程中起主要作用。此外,电极稳定性能优异,6次循环实验后对苯酚的去除率仅降低6.09%。

Fenton氧化+水解酸化+接触氧化+MBR工艺处理船舶含油废水实例

针对船舶含油污水所具有的高含油量、高COD、可生化性低的特点,设计“隔油+气浮+Fenton氧化+混凝沉淀+水解酸化+接触氧化+MBR+消毒”的污水处理工艺进行处理。项目运行结果显示,该工艺对船舶含油污水具有较好的处理效果,实际处理污水9.9×10~4 m~3/a,COD、氨氮的去除率达98.00%和98.30%,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

蒙脱土在光助非均相Fenton 反应中的应用研究进展

蒙脱土因具有良好的阳离子交换能力和吸附能力被广泛用作非均相Fenton催化剂的载体。介绍了蒙脱土负载铁氧化物、蒙脱土负载改性铁氧化物和蒙脱土负载半导体/铁氧化物三类催化剂在非均相光-Fenton反应处理水中污染物的应用,就三类催化剂对污染物的降解机理和蒙脱土的作用进行分析,并对蒙脱土基非均相Fenton催化剂未来的研究方向进行探讨。

电极材料对三维电极-电Fenton处理制药废水的影响

目的研究电极材料在三维电极-电Fenton处理制药废水过程中对COD去除率的影响,找寻最佳工艺条件。方法以模拟阿奇霉素制药废水为处理对象,分析在相同控制条件下以阳极材料、活性炭粒子电极类型、浓度对制药废水中COD去除效果的影响,并确定最佳试验条件。结果综合成本考虑,三维电极-电Fenton体系处理制药废水以石墨为阴极材料,以钛涂钌铱作为阳极材料,柱炭粒径为3 mm、投加量为100 g/L时处理效果最好,COD去除率达到77.39%,可生化性由0.072提高至0.353。结论阳极材料、粒子电极的粒径、浓度对于三维电极-电Fenton体系处理制药废水的降解效果具有较大影响;研究结果可以满足后续生物处理要求。