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)^(-).

锰渣/H_(2)O_(2)非均相Fenton体系催化降解亚甲基蓝的研究

采用锰渣和H_(2)O_(2)构成的非均相Fenton体系降解亚甲基蓝,研究了初始pH值、H_(2)O_(2)浓度、锰渣加入量及反应温度对降解性能的影响,考察了锰渣的循环稳定性能,探讨了锰渣/H_(2)O_(2)体系去除亚甲基蓝的机理。结果表明,反应温度25℃、亚甲基蓝浓度20 mg/L、H_(2)O_(2)浓度10 mmol/L、初始pH值2.5、锰渣加入量2 g/L条件下反应120 min,锰渣/H_(2)O_(2)体系对亚甲基蓝的去除率超过98.1%;锰渣循环使用5次后,反应300 min时对亚甲基蓝的去除率仍可达95.5%。在锰渣/H_(2)O_(2)非均相Fenton体系中,·OH对亚甲基蓝的降解起主导作用。

Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5非均相Fenton处理垃圾渗滤液的研究

以硅藻土、ZSM-5分子筛为载体,以Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O为Fe源,制备了Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂,分别与H_(2)O_(2)组成非均相Fenton体系处理垃圾渗滤液。研究了溶液pH值、温度、H_(2)O_(2)用量、催化剂加入量和反应时间对垃圾渗滤液COD去除效果的影响。实验结果表明:利用该非均相Fenton体系处理COD浓度为1110mg/L的垃圾渗滤液,在溶液体系pH值为3.0,反应温度30℃,催化剂投加量折合浓度为1.6 g/L,H_(2)O_(2)加入量折合浓度为0.2 mol/L,反应时间60 min的条件下,Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂处理垃圾渗滤液COD去除率可分别达到88.78%和92.58%。

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。

Mo掺杂FeS_(2)非均相Fenton催化剂的制备及催化性能研究

为提高FeS_(2)活化H_(2)O_(2)降解有机物的性能,本研究通过引入多价金属钼(Mo)制备得到Mo掺杂的FeS_(2)催化剂(FeS_(2)@Mo),并用于催化降解水中双酚A(BPA).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和结构组成等进行表征.研究了H_(2)O_(2)浓度、FeS_(2)@Mo投加量、初始pH等条件对BPA降解效果的影响.结果表明:(1)Mo掺杂的FeS_(2)呈现花瓣形球体,尺寸500~1000 nm.(2)在条件为5 mmol/L H_(2)O_(2)、100 mg/L FeS_(2)@Mo、pH=3.5时降解效果最优,且在该条件下反应10 min时BPA的降解率可达99.1%.(3)淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)试验的结果表明,该体系中的活性物种包括羟基自由基(·OH)、单线态氧(^(1)O_(2))和超氧自由基(·O_(2)^(-)),其中·OH和^(1)O_(2)占据主导地位.(4)Mo的掺杂有助于提高反应体系中Fe^(2+)的比率,提高Fenton催化效率.研究显示,Mo的掺杂成功地提高了FeS_(2)的催化性能,可以高效地降解水中的BPA,具有潜在的应用前景.

蛋白土-Fe_2O_3非均相Fenton催化剂高效降解罗丹明B染料废水

采用共沉淀法将Fe_2O_3负载于蛋白土表面,制备出一种新型、高效的非均相光-Fenton催化剂,并将其用于降解罗丹明B染料废水,取得显著效果。利用N_2吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对复合材料的结构进行了表征。考察了废水中COD去除率及影响降解效果的因素,包括溶液pH、反应温度、催化剂投加量、H_2O_2投加量以及罗丹明B的初始浓度等。试验结果显示,在可见光照射下、pH=2.5、反应温度30℃、催化剂投加量0.15g/L、H_2O_2投加量9.0mmol/L、罗丹明B初始浓度40mg/L的条件下磁力搅拌120min,罗丹明B溶液脱色率达到96.49%,COD去除率达到50.51%。对反应过程进行了一级动力学方程拟合,在最佳反应条件下R^2=0.98,说明该反应过程属于一级动力学反应。催化剂循环使用5次后,对罗丹明B的脱色率仍能达到85%以上,证明该催化剂具有良好的循环性能。最后,对反应过程进行了分析,提出了一种可能的反应机理。

非均相Fenton法降解水中橙黄G的研究

采用针铁矿为催化剂,与H2O2可形成非均相芬顿(非均相Fenton)试剂对橙黄G(OG)进行降解试验,研究了pH值、催化剂用量、H2O2浓度、反应温度等对橙黄G(OG)降解过程的影响。结果表明,在反应温度为25℃,pH值为3.0,H2O2浓度为30.0 mmol/L,针铁矿用量为1.0 g/L时,降解OG效果最好,180 min后质量浓度为50 mg/L的OG降解率为99.6%。OG的降解随着温度的升高而升高,但随着NaCl浓度的升高而降低。不同条件下进行的动力学研究表明,反应接近于表观一级反应,所得表观活化能E=42.18 KJ/mol。

Fe_3O_4@沙棘枝炭吸附去除强力霉素及其非均相Fenton氧化再生

废弃沙棘枝条经浸渍Fe3+,在500℃下热裂解制备了Fe3O4@沙棘枝炭复合吸附剂。SEM和EDS结果表明纳米Fe3O4颗粒粒径约为40 nm,在炭表面呈孤岛状、单层、单分散覆盖。XRD表明生成的纳米Fe3O4为面心立方晶型,沙棘枝炭为无定形。以强力霉素废水为处理对象,吸附剂在碱性条件下(p H=10)表现出较好的吸附能力,吸附量随着时间的延长而增加,并且在3.0 h之后达到平衡。吸附过程遵循准二级动力学方程,相关系数R2在0.99以上。吸附等温线较好地符合Freundlich等温模型,其拟合度为0.934,明显优于Langmuir模型。ΔG0<0且ΔH0>0,说明吸附是自发吸热过程。ΔS0>0表明吸附过程不可逆。添加质量浓度为6%的H2O2,Fe3O4@沙棘枝炭复合吸附剂可经过非均相Fenton反应实现原位再生,二次使用时强力霉素吸附效率下降19.1%。

粉煤灰协同非均相Fenton法处理焦化废水的研究

建立了粉煤灰协同非均相Fenton法处理焦化废水,两者协同处理对COD的去除率高于其单独处理之和。通过粉煤灰对废水中有机物的吸附和铁离子的富集,是提高COD去除率的重要因素。考察了粉煤灰投加量、初始pH、H2O2添加量和Fe2+质量浓度等因素对降解效果的影响。结果表明,粉煤灰投加量30 g.L-1,初始pH=3,H2O2添加量100 mmol.L-1,Fe2+质量浓度280 mg.L-1的最佳条件下,经过180 min的处理,焦化废水中H2O2分解率达到86.6%,COD去除率达到90.17%。

金属柱撑黏土催化非均相Fenton技术的研究

金属柱撑黏土(PILC)能够在保证Fenton法对有机污染物的去除功效的同时,较好地克服Fenton法催化剂易流失、适用pH范围小等缺点。介绍了金属柱撑黏土制备的新进展,总结了柱撑黏土单独催化或与紫外等技术联合催化非均相Fenton反应降解水体有机污染物的研究成果,分析了柱撑黏土催化非均相Fenton反应的机理。针对目前研究仍然存在的问题,结合实际应用的需求,提出了今后工作中一些值得关注的方向。

非均相Fenton催化剂深度处理维生素C废水的试验

为了探究非均相Fenton催化剂对实际废水的处理效果,以维生素C二级生化出水为研究对象,分别考察了针铁矿、磁铁矿和硫铁矿烧渣等含铁矿物质以及部分金属或金属氧化物的吸附性能和非均相Fenton技术的催化氧化性能.选取硫铁矿烧渣作为负载催化剂,融合CuO、Al2O3、TiO2、NiO、Cr2O3、Ag2O,利用高温微孔技术制备非均相Fenton催化剂,当H2O2、FeSO4投加量分别为6.87、4.29 mmol·L-1时,COD去除率能稳定达到70%左右.

载铁竹炭非均相Fenton催化剂处理苯酚废水的研究

采用载铁竹炭非均相Fenton催化剂处理苯酚模拟废水,研究了反应体系中各因素对废水处理效果的影响。结果表明:载铁竹炭是一种具有多重优势的非均相Fenton催化剂,在其投加质量浓度为6 g/L、H2O2投加浓度为180 mmol/L,无需调节p H的条件下处理500 mg/L的苯酚废水,苯酚和TOC去除率分别达到99.2%、51.5%。催化剂在参与反应的同时发挥了竹炭本身的吸附作用,且拓宽了Fenton反应的p H范围,能被重复利用。

Fe_3O_4/三维石墨烯非均相Fenton催化降解酸性红B

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型Fe_3O_4(Fe_3O_4/3D GN)非均相Fenton反应催化剂,对其进行了表征,并用于酸性红B染料废水的Fenton氧化降解。表征结果显示:制备的Fe_3O_4/3D GN具有相互贯通的独特三维网状结构,Fe_3O_4纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层中。实验结果表明:Fe_3O_4/3D GN具有较高的催化活性和稳定性。Fe_3O_4/3D GN非均相Fenton催化降解酸性红B的最佳工艺条件为:H2O2投加量0.67 m L/L,催化剂投加量1 g/L,初始溶液pH为6。在此最佳工艺条件下反应30 min,酸性红B染料废水的脱色率达到95.64%。

天然钒钛磁铁矿非均相Fenton法降解酸性橙Ⅱ的研究

用XRD、FTIR及TG-DSC等手段对磁选后的天然钒钛磁铁矿进行结构表征,然后在酸性条件下,探讨天然钒钛磁铁矿非均相Fenton法催化降解酸性橙Ⅱ的性能。结果表明:磁选后的天然磁铁矿主要以钛磁铁矿为主,同时含有少量的钛铁矿和绿泥石。降解实验结果表明,天然钒钛磁铁矿催化降解酸性橙Ⅱ的能力明显强于人工合成的单相磁铁矿,并随着钛磁铁矿含量的增加而增强。降解过程以异相Fenton反应为主,动力学曲线符合准一级方程。反应开始210min后,天然钒钛磁铁矿对酸性橙Ⅱ的矿化率约为30%。在降解过程中,苯环和萘环逐步断裂。

载铁活性炭非均相Fenton催化剂的制备及应用

采用浸渍固化法制备非均相Fenton催化剂载铁活性炭处理模拟铅锌选矿废水,确定催化剂最佳制备条件:食品级粉末活性炭为载体,用质量分数为5%的Fe_2(SO_4)_3溶液浸渍载体10h,固化温度120℃,固化时间2h。在非均相Fenton氧化降解实验中,当H_2O_2用量为0.4g/L、催化剂用量为1.4g/L、初始pH为5时,反应40 min后对模拟铅锌选矿废水COD去除率可达85.74%,出水COD为37.08mg/L,达到《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)中的直接排放标准。制得的催化剂具有一定的重复使用能力,重复使用3次后COD去除率仍达到75%以上,但继续重复使用催化效果下降显著。机理分析显示,非均相Fenton反应主要通过铁离子催化及吸附作用共同使有机物去除。

混凝-非均相Fenton氧化工艺处理铅锌选矿废水

采用混凝-非均相Fenton氧化工艺处理铅锌选矿废水,研究了不同工艺条件下废水的处理效果。结果表明,pH为7、聚合硫酸铁与聚丙烯酰胺的用量分别为30、1.5 mg/L时混凝效果最好;在H_2O_2和催化剂用量均为0.8 g/L、p H为2时,非均相Fenton氧化效果最好,且催化剂重复使用性能良好。经混凝-非均相Fenton氧化工艺处理后,出水中SS、Pb^(2+)质量浓度为26、0.28 mg/L,COD为、37.10,去除率分别达到85.47%、98.77%和85.58%,出水水质满足GB 25466-2010中的直接排放标准。分析表明,羟基自由基在非均相Fenton降解有机物的过程中起主要作用。

载铁竹炭非均相Fenton催化剂处理含铜废水的研究

通过浸泡、高温煅烧等方法将Fe^(2+)负载于竹炭上,制成非均相催化剂。考察了Fe^(2+)负载效果,并研究其对含铜废水的处理效果。当Fe^(2+)负载平衡时间为60min、Fe^(2+)的质量浓度为1 280mg/L时,最佳的负载量为65.85mg/g。对于处理50mg/L的含铜废水,最佳的反应条件为:初始pH值2.5,反应温度30℃,反应时间60min,H_2O_2的投加量2mL/L,催化剂的投加量0.6g/L,此条件下Cu^(2+)的去除率可达到88.85%。该催化剂适用的反应pH值范围大,在碱性条件下处理效果也可达到55%以上,同时具有一定的重复性,三次利用后去除率仍可达40%以上。

磁性硅藻土非均相Fenton催化剂制备及其催化性能

以纯化硅藻土为原料,采用共沉淀法沉积纳米Fe_3O_4(MNPs)到硅藻土表面,制得磁性硅藻土(MNPs@Dia)非均相Fenton催化剂。通过SEM、FTIR及XRD对催化剂进行表征,并通过构建非均相Fenton体系考察其催化活性。结果表明,MNPs能较好地负载于硅藻土上,MNPs@Dia相较于MNPs作为催化剂,在相同条件下刚果红的降解率提高了15%;当MNPs与硅藻土的质量比为1∶2时,120 min后刚果红脱色率达到98%。

LaCoO_3钙钛矿型催化剂非均相Fenton处理兰炭废水

以苯甲醇为溶剂,采用水热法制备LaCoO_3钙钛矿型催化剂,研究LaCoO_3钙钛矿型催化剂非均相Fenton处理兰炭废水的最佳工艺条件及催化机理。结果表明,在过氧化氢用量3 m L、LaCoO_3钙钛矿型催化剂用量0.2 g、pH=4和反应温度25℃条件下,LaCoO_3钙钛矿型催化剂非均相Fenton处理兰炭废水的COD去除率达到72.7%,通过自由基捕获剂叔丁醇的加入及一级动力学模型研究非均相Fenton过程机理。

铁络合羧基碳纳米管非均相Fenton降解对硝基酚

针对Fenton氧化体系中酚类化合物降解中间产物易于与铁离子络合导致催化剂失活的问题,提出了将活性组分以羧基络合的方式合成非均相Fenton催化剂的方法.利用FTIR、XRD和XPS技术对铁络合羧基碳纳米管的结构和组成进行了表征,并通过真空抽滤的方式将铁络合羧基碳纳米管沉积在聚四氟乙烯滤膜上,用于非均相Fenton降解对硝基酚的过程和还原再生性能研究.结果表明:当铁络合羧基碳纳米管膜沉积量为30 mg、溶液初始pH值为5.0时,30 mg·L^-1 H2O2溶液流经膜层后的转化率随反应时间的延长而逐渐下降,2,30 min时H2O2的转化率分别为90.23%,19.54%;通过自由基捕获试验证实体系中主要氧化基团为羟基自由基,初始质量浓度为10 mg·L^-1的对硝基酚在该非均相Fenton体系中的降解非常迅速,2 min对硝基酚的去除率接近100%,TOC去除率可达80%;铁络合羧基碳纳米管膜层的催化活性可在阴极电位-1.0 V vs.Ag/AgCl下电还原再生,体系TOC去除率仍可达80%左右.