异相Fenton催化剂用于有机废水处理的研究进展

开发高效的Fenton催化剂是Fenton反应发展的关键。异相Fenton催化剂具有pH适用范围广、H2O2利用率高、催化剂易回收等优点,在有机废水处理领域引起人们广泛关注。综述了Fenton反应的基本原理和特点,详细介绍了几种不同类型的异相Fenton催化剂在有机废水处理方面的应用,分析了Fenton反应中的影响因素。最后对异相Fenton催化剂的发展方向提出展望。

异相Fenton催化剂Fe_3O_4@C-FeCo的制备及应用

以金属有机框架(ZIF-67)包裹Fe_3O_4纳米微球为前驱体,随后通过煅烧合成了Fe_3O_4@C-FeCo异相Fenton催化剂,并将合成的Fe_3O_4@C-FeCo进行了XRD衍射分析,X射线光电子能谱分析(XPS),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)结构表征。研究了Fe_3O_4和Fe_3O_4@C-FeCo的异相Fenton催化降解靛蓝二磺酸钠的能力。研究发现,酸性条件有利于异相Fenton催化降解,并且Fe_3O_4@C-FeCo的催化降解能力比Fe_3O_4更好。结果表明,Fe_3O_4@C-FeCo是一个良好的异相Fenton催化剂,有潜在的催化降解有机染料的应用。

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。

MoS_(2)负载型陶粒催化剂非均相Fenton处理造纸废水

通过分散-浸渍-烧结工艺制备MoS_(2)负载型陶粒催化剂.采用XRD、SEM、EDS对催化剂的物相结构、微观形貌、元素分布进行表征分析.结果表明,MoS_(2)均匀负载到铁泥基陶粒催化剂表面,催化剂粗糙的表面结构将会在反应中暴露更多的活性位点.以CODCr去除率为评判指标,探究pH、m(CODCr)∶m(H_(2)O_(2))、催化剂用量、反应时间对MoS_(2)负载型陶粒催化剂非均相Fenton处理造纸废水的影响.结果表明,最佳工艺条件为:pH为2.5、催化剂投加量30 g/L、m(CODCr)∶m(H_(2)O_(2))=1∶1.5、反应时间120 min,造纸废水CODCr去除率为72.52%.并通过自由基猝灭实验得出在非均相Fenton氧化体系中,降解有机污染物的活性物质主要是·OH、^(1)O_(2)、·O_(2)^(-).

铁铜双金属复合类Fenton催化剂的制备及用于处理阿莫西林模拟废水研究

针对粉末状类Fenton催化剂难以回收再利用的难题,采用煅烧法制备球形铁铜双金属复合催化剂,优化了催化剂制备条件(成分配比、煅烧条件和氮气流量),表征了催化剂的表面形态,考查了阿莫西林降解动力学,探讨了催化剂催化机理,并利用以该催化剂为核心的类Fenton催化体系处理阿莫西林模拟废水。反应在最优条件下阿莫西林去除率可达到99.9%。

煤气化渣基Fe/Cu双活性催化剂的制备及其在制浆造纸废水深度处理中的应用

以煤气化渣酸浸处理制备的碳硅介孔材料为载体,通过碳热还原法制备了Fe/Cu双活性非均相Fenton催化剂,对催化剂的制备工艺进行了优化,以对氯苯酚为模型物探究了其催化H_(2)O_(2)去除对氯苯酚及处理制浆造纸废水的效果。结果表明,在煅烧温度900℃,浸渍液浓度0.2 mol/L,Fe/Cu物质的量比2∶1的条件下制备的催化剂具有最高的活性,对于对氯苯酚的去除率可达96.8%;在初始pH值=5,H_(2)O_(2)投加量16 mmol/L,催化剂投加量1.25 g/L,反应时间120 min的条件下,废水的COD_(Cr)去除率67.8%,色度去除率97.4%,出水COD_(Cr)浓度63.13 mg/L。

非均相Fenton催化剂催化机理及性能提升策略综述

非均相Fenton催化剂与过氧化氢反应可以产生高活性氧物种,具有对污染物降解速度快、催化剂易回收、适用pH范围广等优点,在去除有机污染物方面有广泛的应用前景。基于对以往研究的综合调查,综述了非均相Fenton催化剂在催化反应过程中涉及的主要机理,包括正负电中心类原电池机理、加速电子转移催化机理和氧空位作用机制,总结了近年来非均相Fenton工艺在动力学建模方面的最新研究,之后针对现有非均相Fenton催化体系中Fe^(2+)生成速率低、过氧化氢利用率低、催化剂稳定性差等瓶颈问题,分别从掺杂元素、改变催化剂结构、引入外部能量3个方面总结了提升非均相Fenton催化剂催化性能的策略方法,最后,指出了未来非均相Fenton催化剂的研究方向。

Fe_(3)O_(4)基类Fenton催化剂的改性及应用研究进展

Fe_(3)O_(4)作为尖晶石型非均相类Fenton催化材料,具有绿色无毒、价廉易得、催化活性较高等优点,但纯相Fe_(3)O_(4)催化剂存在H_(2)O_(2)利用率低、适用pH范围窄、活性位点少以及难以回收等问题,影响其实际应用。通过改性Fe_(3)O_(4)或优化反应体系使其具有更高的催化活性是当今国内外学者的研究重点。简述了Fe_(3)O_(4)的理化特性以及类Fenton催化机理,分析了限制Fe_(3)O_(4)催化活性的主要因素,并在此基础上总结了形貌调控、元素掺杂、与载体复合等改性方法在提升Fe_(3)O_(4)催化活性方面的研究进展以及Fenton与其他氧化技术协同提升Fe_(3)O_(4)基催化剂催化活性的机理和应用现状。总结历年来研究成果可知,催化剂自身调控策略以及Fenton体系协同优化均对Fe_(3)O_(4)催化活性提升具有显著作用,但未来仍需在催化剂稳定性、催化机理以及提升类Fenton体系中H_(2)O_(2)利用效率方面进行进一步探索。

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。

Mn_(0.75)Fe_(3)O_(4)纳米核壳催化剂电Fenton降解四环素

合成了一种新型的Mn_(0.75)Fe_(3)O_(4)纳米核壳催化剂,将其作为改性阴极电Fenton反应降解废水中的四环素。研究了该纳米核壳催化剂对四环素的降解性能,探讨了其降解机理。实验结果表明,当四环素质量浓度为10 mg/L时,降解反应30 min,四环素去除率为98.2%,TOC去除率为72.3%。Mn_(0.75)Fe_(3)O_(4)纳米核壳催化剂的催化性能远高于单一Mn_(3)O_(4)或Fe_(3)O_(4),活性金属Mn和Fe形成纳米核壳材料后产生了强烈的协同催化效应。Mn是催化剂表面的主要活性位点,而Fe(Ⅲ)作为反应底物的主要吸附位点。Mn的加入促进了Fe和Mn的循环,导致大量的·OH积累,使四环素降解和矿化。

超声-类Fenton活化制备碳基催化剂及黄药降解

通过构筑超声-类Fenton体系改性污泥基活性碳,经焙烧后得到高效、稳定的非均相Fenton催化剂,并能有效降解丁基钾黄药类废水。在优化和确定最佳制备条件的基础上,运用SEM、EDX、FT-IR和XRD等方法对合成样品进行表征,同时探究其降解性能。实验结果表明:最佳的前驱体制备条件为以硫酸调节活化体系pH值,活性炭与FeSO_(4)·7H_(2) O的质量比为1∶0.7,搅拌后加入过硫酸钾与铁的摩尔比为1∶0.5,焙烧后得到表面粗糙的催化剂。成功引入磺酸基团于催化剂中,出现Fe_(2) O_(3)结晶颗粒,铁质量分数从0.08%增加到46.65%。铁元素和炭载体之间形成化学键Si—O—Fe,具有较好稳定性。在循环使用5次后,对于黄药的降解率仍保持在82%以上。市政污泥可作为非均相Fenton催化剂载体的来源,推动污泥资源化利用,实现以废治废。

应用异相金属催化剂去除浮选废水中TOC试验

将铁钴铝金属负载在介孔材料载体上得到异相金属催化剂,制备了应用于选矿浮选废水处理的新型异相双金属催化剂Fe-Co/MCM-41-Al,考察催化剂在电芬顿体系中降解浮选废水TOC的效果。结果表明:在焙烧温度550℃、焙烧时间6 h、n(Fe)∶n(Co)=1∶1、铁钴金属离子投加量为1.5 mmol/L时,对浮选废水TOC有较好的去除效果。异相催化剂具有空隙均匀,密集有序的二六边形介孔结构特征,载体上负载金属与催化剂的比表面积成反比,金属离子铁钴呈现两种价态,在异相电芬顿反应中,金属离子不同的价态可以协同作用促进各自价态转化,其Co^(2+)和Fe^(2+)与H_(2)O_(2)反应产生·OH,Fe^(3+)与H_(2)O_(2)发生反应,进而有Fe^(2+)的再生,同时Fe^(2+)与Co^(3+)反应,实现Co^(2+)的再生,金属铁与钴之间循环反应,产生协同作用,提高了催化剂的利用率。该异相催化剂用在电芬顿技术降解浮选废水系统,TOC去除率达到80%以上,相较于传统芬顿技术,去除率有了很大提升,在工程实践中具有广阔的应用前景。

膨润土负载型催化剂的制备及在亚甲基蓝异相Fenton降解中的应用

以铁改性膨润土(Fe-B)为异相Fenton催化剂,利用FTIR、XRD、SEM和EDS进行了表征,将该催化剂用于亚甲基蓝的Fenton氧化降解,考察了Fenton反应条件对降解效果的影响。结果表明,与原膨润土相比,Fe-B结构疏松,含铁量明显增加。在循环使用5次时仍有较高的催化活性。在pH=3.0~8.0时,Fe-B具有良好的适应性。对于初始pH为6.0、20mg/L的亚甲基蓝溶液,异相Fenton反应的最佳条件为:Fe-B和H2O2用量分别为0.6g/L和10mmol/L,30℃反应70min,亚甲基蓝的降解率达到98.23%。

异相类Fenton催化剂降解废水中抗生素研究进展及发展趋势

水中抗生素具有成分复杂、毒性高和难于生物降解等特点,成为近些年水处理领域的研究热点.均相Fenton氧化技术(Fe^(2+)/H_(2)O_(2)体系)因其反应快速、简单高效而备受青睐.而异相类Fenton氧化技术采用铁基固体催化剂代替液相Fe^(2+),能够有效减少含铁污泥的生成,同时拓宽反应的pH值范围,且催化剂可以回收利用,在近些年得到了快速发展,将其应用于抗生素的降解也取得了理想的效果.从异相类Fenton催化原理出发,综述了异相类Fenton催化剂降解抗生素的研究进展.基于异相类Fenton催化剂的核心问题,重点阐述了改善催化性能的方法、措施以及新的观点.针对异相类Fenton技术降解抗生素存在的问题提出了今后的发展方向.

用于含酚废水处理的铁基载体Fenton催化剂研究进展

随着工业化进程的加速和人类活动的不断增多,有机污染物对水体的污染已成为亟需解决的环境问题。近年来,光化学氧化工艺、催化湿化氧化工艺、电化学氧化工艺和Fenton氧化工艺等高级氧化工艺(AOPs)在降解污染物方面得到了广泛的应用。与其他AOPs相比,载体Fenton催化剂因其对有机污染物高效氧化的特点被广泛应用于水污染控制领域。因此,本文综述了近年来铁催化剂在黏土材料、碳材料、沸石和金属有机骨架上的负载以及它们在苯酚催化氧化方面的研究进展,并阐述了上述处理方法的基本原理和氧化机制。研究结果表明载体Fenton催化剂在处理苯酚废水方面效果显著,具有潜在的工业化应用前景。

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)异相类Fenton催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)催化剂/H2O2/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg,Ni)Fe_(2)O_(4)催化活性的增强机制.结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体.当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg∙L^(−1)的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%.究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)八面体位的Fe^(3+)和Cu^(2+)的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe^(3+)和Cu^(2+)数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%.

RMD-1型催化剂诱发Fenton反应处理偏二甲肼废水研究

使用RMD-1型异相催化剂诱发Fenton反应处理偏二甲肼模拟废水。探讨了反应体系下偏二甲肼浓度的检测方法,研究了初始pH、催化剂投加量以及偏二甲肼初始浓度对偏二甲肼降解速率的影响。初步探索PMD-1型催化剂在降解偏二甲肼废水中表现出的特性。

均相和非均相Fenton型催化剂催化氧化含酚废水

研究了均相和非均相Fenton型催化剂催化氧化含酚废水 .对均相催化氧化反应进行正交试验和单因数试验 ,确定其氧化降解特定废水的最优化条件 .在Fenton反应机理的基础上 ,探讨了Fe3+ 在均相和非均相条件下的催化氧化机理 ;制备了Fe3+ /人造沸石和Fe3+ /活性炭催化剂 ;进行了非均相催化氧化降解高浓度含酚废水的试验 ;比较了均相和非均相催化氧化反应对苯酚降解率的影响 .结果发现非均相反应能大大提高苯酚降解率 ,使用Fe3+ /活性炭为催化剂时可使苯酚的降解率达到 93.0 2 % .

光Fenton反应的Ce-Fe/Al_2O_3催化剂制备及性能表征

采用等量浸渍法制备具有相同铁负载量的Fe/Al2O3和Ce-Fe/Al2O3催化剂,以解决光Fenton反应过程中催化剂溶出的问题并提高反应过程的pH值.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氢程序升温还原（H2-TPR）及紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）等手段分别表征催化剂的物相结构、表面形貌、还原性能及光吸收特性,利用媒介黄的光Fenton脱色反应来考察催化剂的活性和稳定性.结果表明,铈掺杂使活性组分Fe2O3分散均匀,有效防止Fe2O3颗粒的长大,增加催化剂对光的吸收,增强催化剂的储氧能力,提高了催化剂的催化活性,降低铁的溶出.该催化剂在pH3.0～6.0条件下,60min内可将100mg/L媒介黄完全脱色,在pH6.0连续使用10次,其催化能力保持稳定.

分子筛固载双金属Fenton催化剂的制备及其反应性能

采用离子交换法,将Fe2+和Cu2+负载在NaY分子筛上,制备了Fe-Cu-Y非均相Fenton催化剂。比较了具有不同Fe/Cu摩尔比的催化剂对苯酚的催化氧化性能。结果显示,当催化剂的Fe/Cu摩尔比为2.40时,其催化反应速率最快,反应2 h后苯酚降解率达99.07%,并且该催化剂稳定性较高,可循环使用。在催化剂的焙烧温度试验中,通过BET、SEM、XRD表征及活性测定发现,提高焙烧温度使得催化剂比表面积减小、催化活性降低,700℃焙烧还会造成催化剂的烧结。该非均相Fenton体系对苯酚的降解反应在60 min内符合准1级反应动力学,其表观活化能为47.56 kJ/mol。