不同因素对Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF降解NH_(3)的影响

为了探究不同因素对Fe^(3+)-TiO_(2)/活性炭纤维(ACF)降解氨气(NH_(3))的影响规律,采用Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF复合材料,以NH_(3)为目标降解物,研究初始浓度、流速、光催化剂负载量以及光照强度对Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF降解NH_(3)的影响,并进行了相应的反应动力学分析。结果表明:随着初始浓度的增加,NH_(3)降解率呈现略微降低的趋势,光催化过程基本符合L-H一级反应动力学模型;随着流速的增加,NH_(3)降解率表现为先升高后降低,其光催化过程也基本符合L-H一级反应动力学模型;随着光催化剂负载量以及光照强度的增加,NH_(3)降解率表现为略微增加的趋势。

含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)类芬顿体系研究

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废水,本文利用煤化工废水中酚类有机物的还原性促进Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环,提出了一种利用Fe^(3+)/H_(2)O_(2)类芬顿体系处理煤化工废水的方法。实验结果表明:Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系中COD、TOC、TN、NH3-N的去除率可以达到74.63%、52.62%、10.46%、15.11%;相比于其他体系,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系出水色度明显降低,UV-Vis光谱下降幅度最大,铁泥量也明显减少。Q-TOF分析结果表明:废水中主要的8种有机物为酚类或具有醛基、羰基、羧基、碳碳双键或者酯基等还原性的官能团。通过测定COD去除率和pH、Fe^(3+)/Fe^(2+)、H_(2)O_(2)等含量随时间的变化趋势,提出了Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系去除有机物的机理:废水中的还原性有机物将Fe^(3+)还原为Fe^(2+),促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,生成的Fe^(2+)与H_(2)O_(2)发生芬顿反应,实现废水中有机污染物的去除。利用控制变量法,确定了最佳运行工况为:Fe_(2)(SO_(4))_(3)添加量为1.0 g/L、H_(2)O_(2)添加量为50 mmol/L、反应温度为30℃、初始pH为6.8。在此工况下,反应60 min后,煤化工废水的COD、TOC、TN、NH_(3)-N去除效果良好,色度明显降低,BOD_(5)和COD的比值(B/C)从0.17提升至0.47,可生化性大幅提高。本文证实了利用含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系的可行性,降低了运行成本,可为后续研究及工程应用提供理论基础。

Zn^(2+)/Zn和Fe^(3+)/Fe^(2+)的电化学行为及其在液流电池中的应用

锌铁液流电池采用成本低廉的锌、铁元素作为活性物质,有望成为下一代高性价比储能电池。本文利用循环伏安法测试锌、铁离子在碳毡电极表面的电化学活性,计算Zn^(2+)/Zn与Fe^(3+)/Fe^(2+)的扩散系数与反应速率常数。结果表明,锌离子与铁离子在多孔碳毡上具有良好的电化学性能,可以作为锌铁液流电池的活性物质。充放电测试结果表明,锌铁液流电池的充放电性能良好,它具有较高的电流效率、电压效率和能量效率。

Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe^(3+)的TiO_2光催化剂(Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明,Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2比TiO_2纳米粉有更好的催化活性,Fe^(3+)的最佳掺入量为0.03％。罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理。根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO_2在SIO_2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因。

Fe^(3+)-Er^(3+)共掺纳米TiO_2紫外及可见光下催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯性能

采用溶胶-凝胶-微波法以无水乙醇为溶剂,制备了Fe^(3+)和Er^(3+)不同摩尔配比共掺的TiO_2纳米粒子,在N2保护下加热至500℃,获得具有稳定锐钛矿型结构的Fe^(3+)和Er^(3+)共掺TiO_2纳米晶体(Fe^(3+)-Er^(3+)-TiO_2)光催化剂.对于Fe^(3+),Er^(3+)不同摩尔配比共掺的纳米TiO_2光催化剂,在掺入量相同时,紫外及可见光下的光催化活性最强.采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的表面结构进行测试,结果显示Fe^(3+)-Er^(3+)-TiO_2纳米光催化剂晶体尺寸为25 nm^30 nm;X衍射仪测试样品,其XRD图谱峰值显示晶型结构为锐钛矿型,荧光光谱(FL)和紫外-可见(UV-Vis)光谱显示材料的吸收波长范围为370 nm^770 nm.利用Fe^(3+)-Er^(3+)-TiO_2纳米光催化剂在紫外及可见光下降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯,反应过程以高效液相色谱(HPLC)对N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯浓度进行检测,结果显示掺入Fe^(3+),Er^(3+)可提高TiO_2的光催化活性,从反应动力学和机理分析掺入Fe^(3+),Er^(3+)可增加光反应孤对电子从而提高反应液中HO·含量.

掺杂Fe^(3+)的A-TiO_2可见光照射下催化降解甲醛研究

采用水热法制备了掺Fe^(3+)的A-TiO_2粉末,研究了其在可见光照射下催化降解甲醛的效果。结果表明,在3.7 mg/L的甲醛溶液中,加入自制的掺杂0.4%Fe^(3+)的A-TiO_2粉末(用量为0.108 g/L),35℃下可见光(95 W白炽灯)照射2 h,甲醛降解率达到55.62%。

贝壳类基纳米Fe^3＋-TiO2光催化降解海洋油污的动力学研究

以钛酸四丁酯为钛源制备溶胶-凝胶,采用浸渍煅烧法制备了贝壳类基纳米Fe3+-TiO2光催化剂。以碘钨灯为光源,研究了海水中油污的降解动力学。结果表明:油污的光催化降解分为2个阶段:第一阶段表观降解速率较快;第二阶段油污降解符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k为3.52mg/(L.h),吸附平衡常数K为0.023 9L/mg,反应活化能Ea为23.551kJ/mol。

锐钛矿型掺Fe^(3+)-TiO_2的水热法制备及其光催化降解甲基绿

以硫酸钛为原料用水热法制备了掺Fe^(3+)+TiO_2薄膜,采用SEM和XRD方法测定了样品的形貌和晶型,并研究了以自制的掺Fe^(3+)TiO_2对甲基绿溶液的光催化降解作用.结果表明,所制备的TiO_2为锐钛矿型TiO_2,即A-TiO_2.365nm紫外光照射下,用自制的掺Fe^(3+)A-TiO_2光降解甲基绿溶液的最佳条件是:16 mg/L的甲基绿溶液中加入0.110 0 g掺Fe^(3+)为2%(摩尔比)的A-TiO_2,室温下经可见光照射下反应8 h,降解率为57%;同样条件下以254 nm紫外光照射8h,降解率达到68%.

Fe^(3+)-TiO_(2)@CGS复合材料光催化处理苯酚废水研究

以煤气化渣(CGS)为载体,采用溶胶凝胶法制备了Fe^(3+)掺杂改性的Fe^(3+)-TiO_(2)@CGS光催化剂复合材料,利用电子扫描显微镜、N_(2)物理吸附仪、热重分析仪等设备对复合材料进行了表征,并以苯酚废水为目标污染物,考察了该复合材料的光催化性能。实验结果表明,250mL浓度为300mg·L^(-1)苯酚溶液在光催化反应器进行处理,当Fe^(3+)-TiO_(2)@CGS复合材料投入量为1.5g、溶液pH值为7、光源功率为600W时,苯酚溶液COD的去除效果最明显,去除率达64.8%。

Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系中N_(2)O排放的影响

有研究表明,适量Fe^(2+)与Fe^(3+)能够促进anammox菌体代谢,但对于菌体N_(2)O产量的影响仍未可知。该文以批次实验的形式探究anammox在不同浓度Fe^(2+)与Fe^(3+)浓度下的N_(2)O产量,并分析其微生物组学和功能基因变化。结果表明,加入Fe^(2+)的组别中N_(2)O排放量在20 mg/L Fe^(2+)时最高(0.29 mg/L),30 mg/L Fe^(2+)时下降47.01%;加入Fe^(3+)的组别中N_(2)O排放量随Fe^(3+)浓度递增,30 mg/L Fe^(3+)时N_(2)O最高排放量为0.17 mg/L。微生物群落多样性分析表明,5 mg/L Fe^(2+)和Fe^(3+)能刺激Candidatus Kuenenia的生长,然而反硝化菌Denitratisoma和Limnobacter随Fe^(2+)和Fe^(3+)浓度的提高而增加。功能基因分析表明,N_(2)O的释放与硝化途径、DNRA途径、反硝化途径以及anammox途径中的功能基因有关,并与基因norB、nirD、hcp呈显著正相关(P<0.05)。该文阐述了Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系N_(2)O排放的影响,可为anammox工艺中的N_(2)O控制提供参考。

粉煤灰微珠负载的Fe^(3+)-TiO_2光催化剂的制备及性能

以TiCl4为原料,粉煤灰微珠为载体,采用微乳液法制备了负载型Fe3+掺杂纳米TiO2光催化剂。并研究了不同掺杂量Fe3+-TiO2/粉煤灰微珠光催化剂的催化性能及回收再生次数。用扫描电子显微镜(SEM)观察粒子的形貌,用能谱仪(EDS)分析了催化剂的元素含量,用分光光度计测定了催化剂对次甲基蓝的降解率。结果表明:Fe3+掺杂量为0.25%时催化剂的光催化降解性能最高;回收催化剂随着其再生次数增加,Fe3+-TiO2在粒子表面上聚集长大,活性表面积降低,催化降解性能下降;催化剂经3次再生后报废。

Fe^(3+)-EDTA催化CaO_(2)类Fenton体系降解苯酚的机制及效果

基于CaO_(2)的类Fenton体系具有缓释H2O_(2)、高效降解污染物、有效作用周期长等优点,在环境修复领域得到广泛应用.但目前研究主要针对Fe^(2+);CaO_(2)体系,关于Fe^(3+);CaO_(2)的研究较少,而如何提高Fe^(3+)活化CaO_(2)的能力,是铁离子高效循环利用、污染物持续降解的关键.本研究有针对性地建立了Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系,对其降解能力、作用机制、关键因素进行了深入分析,结果表明,Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系在中性条件下对苯酚的降解率在95%以上,EDTA的加入可以明显增加铁离子在中性环境中的溶解度,而且EDTA可以桥接CaO_(2)和Fe^(3+),加快二者之间的电子转移速率,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环,改善苯酚的降解效果;活性自由基测定的实验表明,降解苯酚起主要作用的活性自由基是羟基自由基(·OH),·O_(2)^(-)起到还原Fe^(3+)的作用,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环.本研究对CaO_(2)类Fenton体系的应用具有一定的理论意义.

Fe^(3+)-SiO_2-TiO_2薄膜的制备及其光催化活性

Sol-gel法制备Fe3+掺杂TiO2催化剂的基础上,掺入SiO2纳米粉体,制备了一种改性Fe3+-SiO2-TiO2薄膜。以甲醛为降解对象,探讨金属掺杂和半导体复合量、活化温度、负载量等对该薄膜光催化活性的影响。结果表明,在500℃焙烧、质量比Fe3+∶SiO2∶TiO2=1.0∶12∶100、镀膜5层时,Fe3+-SiO2-TiO2薄膜的光催化活性最高,150min后甲醛降解率达93%,是单纯TiO2薄膜的1.9倍。

基于真实情境的深度学习——以“利用覆铜板制作图案——Fe^(2+)和Fe^(3+)的转化与应用”为例

以“利用覆铜板制作图案”为真实情境,创设“情境—问题—活动”线,驱动学生在真实情境所引发的探究活动中落实教学目标,在真实情境下复杂问题的解决中走向深度学习。

Fe^(3+)-TiO_2／SiO_2催化剂对气相中甲苯光催化反应的研究

掺杂一定Fe^(3+)后,催化剂的活性有了一定程度的提高Fe^(3+)参杂浓度X(Fe^(3+)／Ti^(4+))=0.3％时光催化降解甲苯效率最高,有水气存在的条件下,催化剂的活性有所提高。对于浓度为0.04 mg／l左右的反应体系,甲苯的动力学方程式为一级反应。

新型Zn-MOFs的合成及对水中Fe^(3+),Cr_(2)O_(7)^(2-)离子的荧光传感

通过水热法合成一种新型Zn-MOFs:[Zn(qs)(bmboxy)_(1.5)(H_(2)O)_(1.5)]n(CP1)(H_(2)qs=8-羟基喹啉-5-磺酸;bmboxy=1-(4-苯并咪唑)苯醚),采用X-射线单晶衍射、红外等表征。CP 1属三斜晶系,空间群为P 2/c,Zn(II)离子为五配位,形成一个畸变的三角双锥构型,bmboxy配体采取μ2桥联方式连接两个相邻的Zn(II)离子,呈二维网络结构。固体CP 1表现出较强的荧光性能,归因于配体内部π*-π的电子跃迁所致。实验表明,通过荧光猝灭机制,CP 1可以作为检测水溶液中Fe^(3+),Cr_(2)O_(2)-7离子的荧光传感材料,其检测限分别为1.67×10^(-4)M和2.04×10^(-5)M。

Fe^3＋-TiO2／AC光催化剂的制备及其光催化性能

以活性炭(AC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备了Fe3+离子掺杂的TiO2/活性炭(Fe3+-TiO2/AC)负载型光催化剂,通过SEM、XRD、UV-Vis等手段对光催化剂进行了表征。以125W高压汞灯作为光源,通过对罗丹明B的光降解反应,主要考察了温度对Fe3+-TiO2/AC复合体的光催化活性的影响。结果表明,温度在600℃条件下焙烧的Fe3(+0.15%)-TiO2/AC具有最好的光催化活性。

Fe^(2+)/Mn^(2+)活化亚硫酸盐降解盐酸土霉素的机理研究

盐酸土霉素常被用于治疗畜禽疾病,但是它不能被畜禽完全代谢,残留的盐酸土霉素进入水体危害水环境的健康。铁锰作为常见的过渡金属,通常以二价态活化亚硫酸盐来降解有机污染物,反应条件温和、操作简单,但是单独的二价铁与二价锰氧化还原电势低,活化亚硫酸盐效果较差。本研究采用Fe^(2+)/Mn^(2+)共活化Na_(2)SO_(3)降解水中的盐酸土霉素,考察药剂用量、pH、溶解氧、氯离子、碳酸根及腐殖酸对Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系降解盐酸土霉素的影响;通过焦磷酸盐实验、自由基淬灭实验和EPR实验分析Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系中的活性物种;利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、气相色谱-质谱联用仪识别盐酸土霉素的官能团及其降解中间产物的变化,推断盐酸土霉素的降解途径。结果表明:当Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)浓度比为1∶4∶20(浓度分别为0.1、0.4和2 mmol/L)时,在反应45 min、pH为9.0条件下,盐酸土霉素的去除率和矿化率最高,分别达到94%和49%。随着溶解氧从9 mg/L下降至1.89 mg/L,盐酸土霉素去除率从94%下降至17%;氯离子、腐殖酸和碳酸根均对盐酸土霉素的降解产生抑制作用。Mn(Ⅲ)和SO_(4)·^(-)是降解盐酸土霉素的主要活性氧化剂,盐酸土霉素的降解经过电子转移、开环与酰基化等过程。

Self-cleaning glass coated with Fe^(3+)-TiO_2 thin film

The self-cleaning glass coated with Fe3+-TiO2 photocatalytic thin film was prepared by sol-gel process from the system Ti（OC4H9）4-NH（C2H4OH）2-C2H5OH-H2O containing FeCl3. The microstructure and properties of the film were studied using differential thermal analysis-thermogravimetry（DTA-TG）, X-ray diffration（XRD） and scanning electron microscope（SEM）. The transmittance of the self-cleaning glass was measured by using UV-Vis spectrometer. The effects of content of Fe3+ and the thickness of Fe3+-TiO2 thin film on the photocatalytic activity were examined. The results show that the photocatalytic thin films are mainly composed of Fe3O4 and TiO2 particles within 10100 nm. The appropriate amount of Fe3+ is effective for improving the photocatalytic activities of TiO2. The best photocatalytic activity is obtained when the molar ratio of Fe3+ to TiO2 is 0.005 and the glass is coated with 9 layers.

自制掺Fe^(3+)锐钛矿型-TiO_2复合材料的光催化反应动力学研究

以自制的掺Fe^(3+)锐钛矿型TiO_2(A-TiO_2)为光催化剂,以酸性刚果红为降解对象,研究酸性刚果红的初始浓度C0、催化剂用量m和掺铁量χ等因素对自制A-TiO_2可见光催化降解反应动力学方程的影响和光催化剂对酸性刚果红的吸附性能。结果表明:在40W白炽灯照射下,当C0=20mg/L、m=0.6g/L(pH=6)、χ=1.2%(摩尔分数)、室温(18℃)下反应t=56min时,酸性刚果红的降解率最大D=92.7%。酸性刚果红的光催化降解过程符合一级反应动力学方程,于上述最佳条件下其表观反应速率常数k达到最大,为0.0404min-1。自制的光催化剂对C0分别为20、30和40mg/L的酸性刚果红吸附率E随C0增大而减小,110min达到吸附平衡,对20mg/L酸性刚果红的吸附率E达94.6%。D和E成正比。