Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn^(2+)∶Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)和H_2O_2∶Fe^(3+)的物质的量比率、Fe^(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn^(2+)能够显著增强Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L^(-1)Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)为2∶1、Mn^(2+)∶Fe^(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe^(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min^(-1).其增效机理是通过Mn^(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2^(·-)的产生,进而加速还原Fe^(3+)-EDTA至Fe^(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.

杂多酸K7Fe^3＋P2W17O62H2对硫醇—磷脂杂化双层膜通透性的影响

利用涂抹冷冻法制备了硫醇-磷脂杂化双层膜,采用循环伏安和交流阻抗方法,研究了硫醇-磷脂杂化双层膜与杂多酸K7Fe3+P2W17O62H2作用前后通透性的变化.发现该种杂多酸能够诱导硫醇-磷脂杂化双层膜产生一些孔洞,降低了膜电阻,增加了膜电容,也增加了探针Fe(CN)63-/4-与电极的电子传递.同时对产生该现象的机理进行了初步的探讨.

富电子材料促进芬顿反应中Fe^(3+)还原的研究进展

芬顿反应作为一种高效的高级氧化技术,可以通过反应过程中产生的羟基自由基等活性物种无选择性地将水中的有机大分子物质降解为小分子物质,甚至完全矿化去除。传统的芬顿反应过程会产生大量铁泥等固体废弃物沉淀,限制了其大规模应用。针对这一问题,本文首先深入论述了芬顿反应过程中铁泥的产生原理,主要是由于Fe^(2+)催化H_(2)O_(2)产生羟基自由基之后,自身被氧化成Fe^(3+)而失去催化活性并从反应体系中沉淀作为固体废弃物排出。为使芬顿体系维持持续高效的催化性能,减少铁泥固体废弃物的产生,大量的研究采用向芬顿反应体系中引入富电子材料来促进Fe^(3+)向Fe^(2+)的转化,包括零价铁、碳材料、金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)、羟胺、醌氢醌类、有机酸类和硼等。这些富电子材料在芬顿反应过程中能够为Fe^(3+)还原提供电子,促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,提高芬顿反应效率,减少固体废弃物产生。本文还对富电子材料促进芬顿反应的机理、影响因素和存在的问题等进行了深入分析,以期为提高芬顿反应效率和拓宽其应用场景提供一定的理论依据。

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。

过渡金属取代的钨铝杂多配合物的制备、表征和性质

用分步设计法合成了以铝为中心原子的过渡元素与钨的三元杂多配合物,经ICP、TG分析确定其化学式为K4,6,7[AlM(OH2)W11O39]·xH2O(M=V5+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+)。采用IR、UV、XRD、183W和27AlNMR等对配合物的结构进行了表征,表明配合物具有Keggin结构;循环伏安法对该系列配合物的氧化还原性质研究表明,其氧化还原过程为不可逆的两电子还原,配合物的磁化率测试均表现为顺磁性,还对其热稳定性进行了讨论。

过硫酸铵液相高级氧化法净化NO的实验研究

将过硫酸铵液相高级氧化法应用于烟气中NO的深度净化,以过硫酸铵-NO为实验体系,鼓泡反应器为气液反应装置,考察了净化液温度、Fe^2+-EDTA浓度和过硫酸铵浓度等对净化率的影响。结果表明,NO净化率随温度、Fe^2+-EDTA浓度和过硫酸铵浓度的增大而增大,随pH增大而减小。Fe^2+-EDTA为活化剂时,可使液相内Fe^2+质量浓度保持在0.003~0.004 mg/L,保证了对过硫酸铵长时间、高效活化。在最佳操作参数下,净化率达69.8%。通过添加自由基抑制剂探索了2种自由基对净化率的贡献率,硫酸根自由基·SO4^-的贡献率为46.4%,羟基自由基·OH的贡献率为30.8%,过硫酸铵液相高级氧化法净化NO主要是通过产生·SO4^-达到净化的目的。

羟胺/EDTA协同强化芬顿反应的机理与动力学

经典芬顿反应(Fe^(2+)/H_(2)O_(2))在实际水处理中存在pH响应范围窄、亚铁盐投加量大和铁泥产量高等技术瓶颈问题。改用乙二胺四乙酸(EDTA)络合的亚铁离子(Fe^(2+)-EDTA)做引发剂后,pH响应范围明显扩大,然而也引入了有机二次污染,同时提高了溶解铁的去除难度。在Fe^(2+)-EDTA/H_(2)O_(2)体系中投加还原性的羟胺(HA),可将失活的Fe^(3+)-EDTA转化成具有活性的Fe^(2+)-EDTA,从而实现低铁投加量/低EDTA投加量条件下有机污染物的消除。结果表明:以伊文思蓝为模型污染物,HA/EDTA/芬顿体系的pH范围可扩大至7.0~9.0;铁离子和EDTA的最佳投料比为1∶1,H_(2)O_(2)的最佳投加量为0.5 mmol∙L^(−1),HA的最佳投加量为0.1 mmol∙L^(−1);HA/EDTA/芬顿体系中主要的活性物质为羟基自由基(·OH);苯基甲基亚砜(PMSO)的降解路径分析则证明了新体系中高价铁(FeIV)几乎不起任何作用。以上结果表明,将羟胺引入EDTA/芬顿体系后可同步降低铁离子与络合剂的使用量,故此体系改变了络合剂强化的芬顿反应中药剂投加量过大与后续铁离子不好处置的问题,可为进一步拓展芬顿反应的应用范围提供参考。