基于SEM-EDS及GC-MS技术研究有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响

零价铜作为一种廉价金属很少应用于促进氯代有机物脱氯研究,其原因是零价铜的催化还原脱氯活性差,且反应机制复杂。本文采用机械球磨技术制备了Cu-Fe和Cu-Ni合金,研究零价铜在不同微观环境下对对氯苯酚(4-CP)的脱氯行为,旨在考察有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响。应用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)及色相色谱-质谱(GC-MS)分析发现,铜原子的微环境及有机氯分子结构均影响铜的脱氯机制。在Cu-Fe体系中,Cu遵循经典的催化加氢脱氯机制,4-CP的降解产物为苯酚;Cu-Ni体系的还原作用来源于零价铜,其中的镍金属并未起到催化加氢作用,Cu-Ni合金及单独零价铜对4-CP的降解产物是环己酮。零价铜对4-CP的降解率可达70%以上,而Cu-Fe体系的降解率仅为34%,两者对芳香族氯代物的降解效率差距显著。零价铜能够降解化学稳定性高的4-CP和苯酚,但不能降解化学稳定性相对较差的脂肪族氯代有机物(如一氯乙酸和二氯乙酸),因此认为零价铜脱氯机制并非传统的催化加氢机制,而是遵循直接电子传递还原机制,且有机氯分子的苯环结构是零价铜直接电子传递还原的诱因。

零价铜(Cu^0)为催化剂的原子转移自由基聚合

研究了以零价铜 (Cu0 )为催化剂、以 α-溴代异丁酸乙酯 (EBIB)为引发剂、2 ,2′-联吡啶(bpy)为配位剂的甲基丙烯酸甲酯原子转移自由基聚合。考察了不同的零价铜浓度对聚合反应的影响 ,利用 GPC对聚合产物进行表征 ;采用溴化铜 (Cu Br2 )改善零价铜催化剂的催化活性 。

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

以铜基MOF (HKUST-1,[Cu3(BTC)2],BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板,利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此NPC@Cu为催化剂,活化过一硫酸氢钾(PMS),在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征,并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明,在催化剂用量为0.1 g/L,PMS浓度为2.00 mmol/L,pH值为7的条件下,反应进行45分钟后,浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到100%。通过自由基捕捉实验,证明体系中存在SO4–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。

壳聚糖负载磁性纳米零价铜的制备及其催化还原活性

以壳聚糖-铁(Ⅱ)-铜(Ⅱ)络合物为前驱体,通过水热法制备了壳聚糖负载磁性纳米零价铜(mZVC/CS)材料,并将其用于催化NaBH4还原水中4-硝基苯酚(4-NP)及亚甲基蓝(MB)。XRD、XPS、SEM和TEM表征结果显示,所制备的mZVC/CS材料主要由CS负载的Fe3O4及Cu0纳米颗粒组成。实验结果表明:在污染物的还原过程中,mZVC/CS对还原剂NaBH4具有显著的催化作用,且mZVC/CS中的Cu0组分对催化起主导作用;当mZVC/CS投加量为0.5 g/L、NaBH4投加量为2.0 mmol/L、初始溶液pH为3.0~9.0时,初始质量浓度为20 mg/L的4-NP(30 min内)和MB(5 min内)几乎可被完全去除;溶液中的共存阴离子对4-NP的还原有较大的抑制作用;mZVC/CS重复使用10次后依然具有较高的催化活性。

纳米零价铜活化分子氧降解水中恩诺沙星

采用纳米零价铜(nanoscale zero-valent copper,nZVC)活化分子氧对水中恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)的去除进行了系统研究.通过表征可以发现,纳米铜粉比表面积高于微米级铜粉,无孔隙结构,表面粗糙且容易团聚.纳米级ZVC活化分子氧的性能明显优于微米级ZVC,这主要归因于其较大的比表面积,更容易被腐蚀.通过探究活化机制可以发现,活化分子氧产生的H_2O_2和表面腐蚀产生的Cu+构成了新型类Fenton体系,持续释放的羟基自由基是造成水中ENR高效去除的主导活性物种;同时,反应过程中产生的超氧自由基能够促进Cu2+还原成Cu+,从而加速ENR的去除过程.反应条件对nZVC活化分子氧降解ENR有一定的影响,较高的nZVC投加量、较低ENR浓度、较高的反应温度以及强酸性条件均有利于ENR的去除.

零价铁-碳-铜耦合生物法处理化工废水的中试研究

通过制备一定比例的零价铁-碳-铜(MFe-C-Cu)混合填料,耦合A2O生化工艺处理集中式混合化工废水,进行3个月的连续流中试试验。结果表明:当集中式化工废水处理厂进水水质满足该厂接管标准即COD≤500mg/L,NH3-N≤50 mg/L,TN≤80 mg/L,MFe-C-Cu耦合水解酸化对于有机氮氨化率提高15%以上,最终出水主控指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准,相比较原出水水质,COD去除率提高10%,NH3-N去除率提高20%,TN去除率提高10%以上。

纳米零价铁铜活化过硫酸盐降解AO7研究

用化学还原法制备纳米零价铁铜(nZVICu),以AO7为目标污染物,对比分析了自制nZVICu降解水中AO7的影响。结果表明,自制nZVICu对AO7有很好的降解效果。在pH=4.0和25℃的条件下,当AO7初始浓度为20 mg/L,纳米零价铁铜投加量为1.0 g/L,过硫酸盐浓度为0.5g/L时,AO7去除率高达99.2%;AO7降解率随着初始浓度的下降而显著提高,符合伪一级反应动力学。

绿色合成纳米零价铁铜淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤

采用自制的绿色合成纳米零价铁铜(GT-nZVI/Cu)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行淋洗修复。分别测定了土壤浸出液中Cr(Ⅵ)浓度、pH值和电导率,并使用改进的BCR连续提取法分析了淋洗前后污染土壤中铬的形态变化。结果表明:淋洗过程分为2个阶段,Cr(Ⅵ)的释放主要在前3个孔隙体积(PV)内;浸出液中电导率的变化趋势与Cr(Ⅵ)浓度变化一致;浸出液pH值随着淋洗体积的增加而增加,土壤的平衡作用变得稳定;土壤中Cr(Ⅵ)浓度、悬浮液pH值和GT-nZVI/Cu浓度对铬污染土壤的修复效果均有一定影响。铬的形态分析表明:铬污染土壤在淋洗后可还原态铬含量降低,氧化态铬和残渣态铬的含量增加。GT-nZVI/Cu悬浮液对污染土壤淋洗后,土壤中铬形态更加稳定。

响应面分析法优化纳米零价铁铜双金属修复土壤浸提液中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法制备出纳米零价铁铜双金属,研究纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中Cr(Ⅵ)的修复作用。利用响应面分析方法,以处理时间、土壤浸提液的pH值和温度3个影响因素,纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中的Cr(Ⅵ)的去除率为响应值进行了3因素3水平的实验设计,得到响应曲面模型。对得到的响应曲面和方差进行分析。结果表明,模型的方差分析得到的F值和R2分别为15.18和0.951 3,处理时间、土壤浸提液的pH值和温度对土壤浸提液中Cr(Ⅵ)去除率的影响是显著的,模型在整个回归区域内拟合程度好,其影响顺序为处理时间>土壤浸提液的pH值>反应温度。

nZVI/Cu活化过硫酸盐强化电动修复磺胺甲恶唑污染土壤的机理研究

采用过硫酸盐(PS)或过氧化氢(H_(2)O_(2))作为阳极电解液,并向其中加入纳米零价铁/铜(nZVI/Cu)悬浮液用于激活反应,通过nZVI/Cu活化PS增强电动(EK)修复磺胺甲恶唑(SMX)污染土壤,研究不同氧化剂和nZVI/Cu浓度对污染土壤中SMX去除效果的影响及其去除机理。结果表明:当电压为2.0V/cm、阳极液为0.1mol/L Na_(2)S_(2)O_(8)和3.0g/L nZVI/Cu悬浮液时,污染土壤中SMX的平均去除率可达92.0%,能耗为321kW·h/t;未被nZVI/Cu激活时,PS仅能去除污染土壤中57.9%的SMX;PS活化比H_(2)O_(2)催化具有更高的电流和SMX去除率;随着nZVI/Cu浓度的增加,PS的活化效率和污染土壤中SMX的去除率均有所提高;nZVI/Cu活化PS能够释放SO_(4)·-和HO·自由基用于氧化和降解SMX,影响土壤含水率和pH值的变化。

Cu^(0)-Fe_(3)O_(4)@壳聚糖微球的制备及其对染料污染物的催化氧化

采用Fe^(2+)以及Cu^(2+)与壳聚糖形成的双金属络合物作为前驱体溶液,一步成球后通过水热法制得Cu^(0)-Fe_(3)O_(4)@壳聚糖微球。表征结果证明,Cu^(0)以及Fe_(3)O_(4)均以纳米尺寸均匀镶嵌在壳聚糖微球中。当此壳聚糖微球投加量为0.5 g/L,H_(2)O_(2)投加量为40 mmol/L时,对初始浓度为20 mg/L的活性红73在60 min中内的脱色效率可达99%,且在pH 3.0~9.0范围内均能维持较高的效率。纳米Cu^(0)在有氧条件下表面易形成Cu2O层,不仅能够活化H_(2)O_(2)产生·OH,还可提供电子加快Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)之间的循环,使类芬顿反应高效进行。