γ-FeOOH催化臭氧微气泡联合BAF工艺深度处理造纸废水

随着“双碳”目标的制定以及造纸废水重复利用政策的颁布,开发清洁高效、无二次污染的造纸废水深度处理技术意义重大。研究通过干湿交替-曝气氧化的技术方案制备了铁基催化剂,XRD、XPS等表征结果显示该催化剂的表层负载物为纤铁矿(γ-FeOOH)。建立了γ-FeOOH催化臭氧微气泡的反应体系,并系统研究了该体系对造纸废水生化出水中COD_(Cr)的去除效果。试验结果显示,当pH值为7、催化剂投加量为300 g/L、臭氧投加量为9.9 mg/min时,该体系对COD_(Cr)的去除率约为58%。基于上述结果,进一步建立γ-FeOOH催化剂-臭氧微气泡催化与曝气生物滤池(BAF)的联合降解体系,该联合体系连续运行时,对造纸废水生化出水中COD_(Cr)去除率为60%~70%。该联合体系在有效降解有机污染物的同时,无二次污染产生,无总盐引入,有利于造纸废水的循环利用,践行了“双碳”理念。

Fe(Ⅱ)离子对γ-FeOOH相转化为α-Fe_2O_3的影响

研究了ＦｅＳＯ４浓度及ｐＨ值（４～８）对γＦｅＯＯＨ在（９９±１）℃下相转化为αＦｅ２Ｏ３的影响．结果表明，Ｆｅ（Ⅱ）／Ｆｅ（Ⅲ）为３％～５％及ｐＨ值为近中性时相转化时间最短．指出Ｆｅ（Ⅱ）离子对γＦｅＯＯＨ的促进作用为ＦｅＯＨ＋吸附在γＦｅＯＯＨ表面使其溶解造成的．

γ-FeOOH-草酸系统中橙黄I的光化学脱色

以8W黑光灯为光源,γ-FeOOH为催化剂,加入草酸构成光化学Fenton体系,研究了这一体系中橙黄I的光化学脱色动力学;考察了橙黄I的初始浓度、初始pH值和草酸初始浓度对橙黄I光化学脱色降解的影响.结果表明,草酸能显著促进橙黄I的脱色与降解,橙黄I光化学脱色一级动力学常数随草酸浓度的增大呈先升后降的趋势,最佳草酸初始浓度为1·8mmol·L-1;溶液pH值的变化也显著影响橙黄I的脱色.光化学反应过程中Fe2+和总Fe的浓度也随草酸浓度与反应时间的变化而变化.

EDTA作用下可见光诱导合成γ-FeOOH的探讨

本文以FeSO4为原料，添加微量EDTA可见光诱导，空气氧化Fe（OH）2悬浮液，室温（20℃）制备了γ-FeOOH，探讨了各种因素对产物的影响。结果表明：用NaOH作沉淀剂，pH值为8．6，在EDTA作用下可见光诱导有利于低晶γ-FeOOH的生成；pH值在8．0～8．6范围内，随pH值的降低，产物γ-FeOOH的晶化度逐渐提高；用NH3·H2O作沉淀剂，可得到粒径较大的筏状γ-FeOOH。

亚铁盐空气氧化生成γ-FeOOH反应的动力学研究

亚铁盐空气氧化生成γ－ＦｅＯＯＨ反应的动力学研究马子川１魏雨２郑学忠２郭祀远１（１．华南理工大学轻化所广州５１０６４１；２．河北师范大学化学系石家庄０５００１６）关键词γ－ＦｅＯＯＨ空气氧化动力学ＦｅＳＯ４中图分类号Ｏ６４３．１γ－Ｆｅ２Ｏ３磁粉迄今...

超微粒γ-FeOOH的制备工艺研究

以ＦｅＣｌ２为原料，研究了γ－ＦｅＯＯＨ晶种制备和晶粒生长的反应温度、反应物浓度及配比、碱液滴加等工艺条件，得到了比较理想的合成工艺途径．结果表明，在晶种制备过程中温度及配比是影响晶种粒子形态和产物晶型的重要因素；在晶种的生长过程中，滴入体相的碱液的分散状态是宏观混合与微观混合共同作用的结果，而促进微观混合是选择优化生长工艺的判据．

EDTA对γ-FeOOH制备过程的影响

ＦｅＳＯ４制备铁黄时，ＥＤＴＡ的存在能诱导γ－ＦｅＯＯＨ粒子的生成。采用明胶防氧化技术，通过ＸＲＤ检测到铁黄合成过程中中间体为绿锈Ｉ，绿锈在各晶面的衍射强度，当转化率为３０％～４０％时衍射峰最强。在反应液中加入ＥＤＴＡ时，中间体绿锈既存在较强的［００ｃ］面衍射峰，也存在明显的非［００ｃ］晶面衍射峰。这表明ＥＤＴＡ促成绿锈ａ方向的优先生长，从而通过改变绿锈的结构调节γ－ＦｅＯＯＨ粒子的生长。

针状γ-FeOOH颗粒的形态与磁性

利用透射电子显微镜(TEM)原位观察了在升温过程中针状γ-FeOOH单个颗粒的形态和微结构,实验结果与磁性分析结果相一致。

γ-FeOOH-g-PDMAEMA稳定的Pickering乳液及其响应性能

以FeSO4·7H2O为原料,2-溴代异丁酸为表面改性剂,加入乙二胺调节pH=9,得到表面含引发剂的γ-FeOOH纳米粒子(γ-Fe OOH-Br);采用表面引发的原子转移自由基聚合法(SI-ATRP),在γ-FeOOH-Br纳米粒子上接枝具有双重响应型的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA),得到γ-Fe OOH-g-PDMAEMA纳米粒子刷;以其为Pickering乳化剂,制备了双重响应型的Pickering乳液。通过SEM、TEM、FT-IR、TGA、Zeta电位及粒径对产物进行了表征;考察了粒子刷稳定的Pickering乳液的稳定性、pH和温度响应性能。结果表明:γ-Fe OOH-Br及γ-Fe OOH-g-PDMAEMA均为针状,γ-FeOOH-Br长700nm、宽50nm,γ-Fe OOH-g-PDMAEMA的长宽分别增加到710和80nm。γ-Fe OOH-g-PDMAEMA乳化剂的低临界溶解温度(LCST)为35℃,制备的Pickering乳液稳定性好,具有可逆的pH及温度双重响应行为。

碱性添加剂对γ-FeOOH脱除H_2S的影响研究

采用氧化法在温和条件下制备了γ-FeOOH,并对其进行XRD,FTIR,SEM,TEM及TG/DSC等表征。将制备的γ-FeOOH进行脱除H2S实验,发现低温氧化法制备的γ-FeOOH具有很好的脱硫精度(<0.1×10-)6。在此基础上,研究了KF、K3PO4和NaOH三种碱性添加剂对γ-FeOOH脱硫的影响,实验结果表明:上述三种物质在不改变γ-FeOOH脱硫精度的同时,都能够提升γ-FeOOH的硫容,其中KF的作用最为明显,可以使γ-FeOOH的硫容增加到330mg/g。

在Q235钢表面原位生长的氧化铁膜对其在含Cl^-溶液中腐蚀行为的影响Ⅰ-原位生长的γ-FeOOH膜的防护性能

利用动电位极化曲线和交流阻抗谱等电化学测量技术,研究了Q235钢表面原位生长的γ-FeOOH膜在0.25mol/LNa2SO4+10-4mol/LNaCl、0.25mol/LNa2SO4+10-3mol/LNaCl、0.25mol/LNa2SO4+10-2mol/LNaCl水溶液中的电化学行为及在不同浓度的Cl-水溶液中γ-FeOOH膜对Q235钢的保护作用.结果表明,Cl-含量较低时,γ-FeOOH膜的存在明显地促进了Q235钢的阴极反应,该膜对基材无保护作用;随Cl-浓度的增加,阴极电流密度大幅减小,当Cl-浓度达到10-2mol/L时,γ-FeOOH膜能在一定程度上抑制基材的腐蚀,此时γ-FeOOH膜表现出对基材有保护作用.

γ-FeOOH催化剂的制备及应用研究

使用自制的γ-Fe OOH反应装置,调查Na OH与Fe SO_4当量比R及磷酸氢二钠对γ-Fe OOH结晶纯度和形态的影响,考察了自制的γ-Fe OOH对铁离子的去除效果。由实验可得,当Na OH与Fe SO4的当量比R为0.85时,γ-Fe OOH的纯度可达64.3wt%;添加适量的磷酸氢二钠可以提高γ-Fe OOH的纯度。当R为0.85,添加1%Na_2O当量的磷酸氢二钠时,γ-Fe OOH的纯度可增加到90.8wt%。磷酸氢二钠的添加不仅可以提高γ-Fe OOH的纯度,而且还能改变结晶形态。优化条件下制备的γ-Fe OOH对铁离子的去除率可达78.32%。

碳纳米管/γ-FeOOH阴极生物电化学处理水中萘

为在处理高含量萘的同时获得电能,实现污染物的降解与能源化,采用碳纳米管(CNT)/纤铁矿(γ-FeOOH)阴极微生物燃料电池生物电芬顿法对水中高含量萘的降解效果及产电性能进行研究,同时探索阴阳两极最佳加药(质量浓度100 mg/L萘溶液)顺序对萘降解效果的影响。结果表明,先阳极后阴极的加药顺序在反应55 h后萘的降解率达到100%,而先阴极后阳极的加药顺序在较短的反应时间(48 h)内获得100%去除率,因此先阴极后阳极的加药方法对于未来高含量萘废水的处理具有重要意义。

不同晶化度γ-FeOOH的合成及其液相转化研究

进行了空气氧化Fe(OH)2悬浮液,EDTA作用下可见光诱导,不同温度(14～20℃)制备不同晶化度γ-FeOOH的研究,进行了其沸腾回流液相转化历程的探讨.结果表明:随温度的升高,γ-FeOOH的晶化程度变差;而γ-FeOOH的晶化程度越差,在液相沸腾回流时就越易转化成α-Fe2O3,反之则易转化为α-FeOOH.在pH近中性,微量Fe(Ⅱ)存在条件下低晶态的γ-FeOOH可以快速转化为均匀球形的α-Fe2O3.

原位生长的纯γ-FeOOH和α-FeOOH锈膜对Q235钢保护性能的研究

用化学方法在Q235钢表面原位制备了纯γ-FeOOH和α-FeOOH锈膜,利用动电位极化曲线和交流阻抗谱等电化学测量技术,考察了纯γ-FeOOH和α-FeOOH锈膜的电化学性能,评价了在0.25mol/LNa2SO4水溶液中纯γ-FeOOH和α-FeOOH锈膜对Q235钢的保护作用,并根据两种膜的化学特性和结构特点,确立了相应的腐蚀历程.研究表明,原位生长在Q235钢表面的纯γ-FeOOH锈膜因参与阴极反应而促进了膜下基材的腐蚀,对基材无保护作用;原位生长在Q235钢表面的纯α-FeOOH锈膜为多孔结构,并具有较高的阴极反应活性,腐蚀过程受电解质在多孔膜中的扩散过程控制,锈膜亦参与了腐蚀反应,促进了膜下基材的腐蚀,对基材无保护作用.

钕铁硼废料铁渣还原酸浸液氨法制备铁红

钕铁硼废料盐酸优溶法提取稀土过程产生大量的铁尾渣中含有少量的稀土和钴等有价金属以及大量的氧化铁,回收再利用价值高。团队前期采用还原酸浸的方法从铁尾渣中提取稀土、钴,可有效解决废渣中稀土残留量高的难题,但是还原酸浸液中含量丰富的硫酸亚铁尚未得到有效利用。含铁量高的废液,一般用来制备颜料级铁红。目前,氨法工艺流程是一种环保型且具有发展前景的工艺。然而,氧化制备γ-FeOOH晶种的窗口窄,易出现混晶和形貌不均匀等问题,对工艺条件的控制较苛刻。过程影响因素复杂,定向诱导结晶调控难,需要进一步分析氧化合成过程。以钕铁硼废料铁尾渣酸浸液为原料,NH_(3)·H_(2)O为沉淀剂,采用空气氧化的方法制备前驱体γ-FeOOH活性晶种。首先,通过氨水调溶液pH值,中和沉淀法除去对晶种形貌影响较大的杂质离子Al^(3+),提高晶种的活性。其次,通过热力学稳定区抑制杂相Fe_(3)O_(4)及α-FeOOH的生成,制备具有单一晶型、针状结构且分散均匀的活性晶种。最后,明确氧化合成铁红的工艺参数条件并探讨合成机理。该工艺可产生附加值产品—颜料级铁红,实现钕铁硼废料铁尾渣还原酸浸液的再利用。

铁基催化剂在臭氧催化氧化中的应用

以对氯苯酚作废水模拟液,研究铁基催化剂在臭氧催化氧化过程中的有效成分及催化效果,考察单独臭氧氧化、不同铁负载量催化剂催化臭氧氧化、双氧水改性催化剂催化氧化3种方式对对氯苯酚的降解率。研究表明以上3种方式COD去除率分别为69.45%、84.28%、85.99%。X射线衍射表明,铁基催化剂的有效成分主要为赤铁矿(Fe_(2)O_(3))、纤铁矿(γ-FeOOH),对比COD去除率得知γ-FeOOH催化活性大于Fe_(2)O_(3)。

红外光谱技术在铁氧化物形成研究中的应用

以红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)为主要表征手段,研究了在中性环境中微量Fe(Ⅱ)离子存在时氢氧化铁凝胶的相转化过程,获得了铁氧化物液相形成过程的重要信息.结果表明:微量Fe(Ⅱ)离子存在时氢氧化铁凝胶的相转化机制与没有Fe(Ⅱ)离子时不同,除生成αFeOOH和αFe2O3外,还生成了新的物种γFeOOH.γFeOOH的生成与温度、pH、阴离子种类等反应条件有关.

pH值对铁系催化剂结构的影响

以FeSO4·7H2O为铁源,以氨水为沉淀剂,通过沉淀-空气氧化法,在不同pH值条件下制备了一系列铁系催化剂;采用X射线衍射、低温N2吸附、扫描电镜和透射电镜等技术对催化剂进行了表征.通过800℃焙烧3h考察了催化剂的含水量.结果表明,不同pH值制备的催化剂主体晶相和微观结构有较大差异,其中pH值为7.0时,催化剂主体晶相为γ-FeOOH,微观形态为板条状,其比表面积最高,平均孔径最小,催化剂中含水量最高.

某耐候钢桥锈层稳定化处理技术的探索

采用锈层稳定化水处理的方法,对某耐候钢桥进行为期6周的锈层稳定化处理试验,从而确定耐候钢锈层稳定化所需周期,以为工程应用提供依据。结果表明:随着锈层稳定化处理周期的增加,试样表面锈层颜色从橙黄色转变为深褐色,锈层厚度逐渐增厚;通过电化学分析发现,自腐蚀电流密度呈现减小的趋势,自腐蚀电位逐渐正移,EIS谱线上容抗弧半径呈现增大趋势;通过XRD结果分析,得出非稳定相(γ-FeOOH)逐渐向稳定相(α-FeOOH)转化,稳定相(α-FeOOH)所占比例逐渐增大。根据以上结果,当锈层稳定化处理达到5周后,试样表面锈层逐渐趋于稳定。