Fe(Ⅵ)氧化降解1-萘酚的实验研究及密度泛函理论计算

以1-萘酚(1-NAP)为目标污染物,采用Fe(Ⅵ)对其进行氧化降解,考察了降解效果的影响因素,进行了自由基分析,利用GC-MS鉴定了中间产物,基于密度泛函理论(DFT)预测了反应位点,并推测了反应路径。实验结果表明:在Fe(Ⅵ)与1-NAP(100 mg/L)的质量比为6∶1、反应液pH为9.0(硼砂缓冲溶液)的优化条件下,于12℃反应360 s,1-NAP降解率可达91.4%;Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅳ)和·OH对1-NAP降解的贡献率分别为23.9%和14.5%。DFT计算结果表明,7、9、10号碳原子以及11号氧原子的亲电反应福井函数(f^(-))值较高,说明这些位点更易被Fe(Ⅵ)包围。Fe(Ⅵ)氧化降解1-NAP的机理包括单氧转移、双氧转移、·OH攻击以及单电子转移。

Fe(Ⅵ)的特性分析及在水处理中的应用

高铁酸盐是一种新型的水处理药剂。本文从结构化学、电化学、热分解特性及稳定性的角度,系统分析了高铁酸盐的物化特性,阐述了高铁酸盐制备方法,综述了高铁酸盐在水处理方面的应用。以Fe(Ⅵ)预氧化水源水工艺为例,介绍了高铁酸盐的具体应用,结果表明,1.0 mg/L的高铁酸盐预氧化即可显著提高混凝效果,沉后水和滤后水浊度去除率分别达到98.58%、99.94%,水中色度、UV254等有机物综合指标均呈明显下降趋势,与此同时,水中锰、铁浓度也显著降低。另外,高铁酸盐预氧化可有效地去除水中细菌和大肠菌群。最后,还根据高铁酸盐工程应用实际情况,提出了工程应用的建议。

K^+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K+对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时,K+比Na+更有利于高铁酸盐的生成.K+促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K+浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K+影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K+后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K+对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,ClO-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K+在一定程度上可替代部分碱度,降低OH-用量.在反应过程中K+能包裹在FeO42-周围,减少Fe3+与FeO42-接触,从而减缓Fe3+对FeO42-的催化分解作用;同时K+能与FeO42-生成K2FeO4晶体沉淀析出,降低溶液中FeO42-浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.

Fe^(3+)和肼的衍生物共存时对Np(Ⅵ)还原反应的研究

研究了肼的衍生物与Fe3+的反应对Np(Ⅵ )还原反应速率的影响。单甲基肼 ,偏二甲基肼和2 羟基乙基肼均以较慢的速率将Fe3+还原为Fe2 +,在温度为 2 93K时 ,其反应速率常数分别为0 0 2 3,0 11和 0 4 5min- 1。生成的Fe2 +能以较快的速率将Np(Ⅵ )还原为Np(Ⅴ )。导出了Fe3+影响Np(Ⅵ )

Fe(Ⅲ)改性生物质炭对水相Cr(Ⅵ)的吸附试验

为考察Fe（Ⅲ）改性对生物质炭吸附水相中Cr（Ⅵ）的影响,采用吸附平衡试验结合Zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射法（XRD）等方法研究了Fe（Ⅲ）改性秸秆生物质炭对Cr（Ⅵ）的吸附作用及机制.结果表明,Fe（Ⅲ）通过与生物质炭表面官能团形成络合物及氢氧化铁表面沉淀的物理覆盖作用降低生物质炭表面负电荷,增加表面正电荷,从而促进生物质炭对Cr（Ⅵ）的吸附.Fe（Ⅲ）改性对花生秸秆炭吸附Cr（Ⅵ）的促进作用大于稻草炭,pH值为5.0时Fe（Ⅲ）改性分别使花生秸秆炭和稻草炭对Cr（Ⅵ）的最大吸附量提高79％和26％.在pH值为4.0～6.5范围内,生物质炭和改性生物质炭对Cr（Ⅵ）的吸附量均随悬液pH值升高而降低,Fe（Ⅲ）改性对生物质炭吸附Cr（Ⅵ）的促进作用也呈相似的变化趋势.改性生物质炭的表面负电荷随pH值升高而增加是Cr（Ⅵ）吸附量减小的主要原因.Cr（Ⅵ）可在改性生物质炭表面的同时发生静电吸附和专性吸附,Cr（Ⅵ）的专性吸附量也随pH值升高而减小.因此,改性秸秆生物质炭在酸性条件下对Cr（Ⅵ）有较高的吸附容量,可用于酸性废水中Cr（Ⅵ）的吸附和去除.

Fe(Ⅲ)-OH体系光化学还原水溶液中的Cr(Ⅵ)

Cr( )是一种常见的有毒重金属离子。本文初步研究了Cr( )的Fe( )-OH光还原过程。Fe( )化合物在高压汞灯(125W)的照射下能使Cr( )还原。Cr( )初始浓度在10～200μmol/L时,还原率随初始浓度增大而降低。在pH=2.5～3.0时Cr( )的还原效率较佳。Fe( )化合物的初始浓度对反应也有明显的影响。

过氧化氢加Fe(Ⅱ)作催化剂处理电镀废液中Cr(Ⅵ)

以微量Fe( )作催化剂,利用还原剂过氧化氢在酸性条件下催化处理电镀含Cr( )废水,使Cr( )转变为Cr( ),再将Cr(OH)3沉淀使铬从原废水体系中分离.还原剂分解后的产物对环境无二次污染;经30min处理后,Cr( )含量由初始值200mg/L降至0.2mg/L以下,去除率达99.9%以上.

纳米Fe_2O_3光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用纳米Fe2O3悬浮体系成功地进行了光催化还原Cr(Ⅵ),提出了光催化还原Cr(Ⅵ)的最佳条件,确立了在溶液中H2SO4浓度为0 5mol/dm3,在质量浓度为80mg/dm3的50cm3Cr(Ⅵ)溶液中,催化剂用量为0 2g,光照时间5h,Cr(Ⅵ)的光还原率达87%以上。同时,还探讨了无机离子对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明:纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)是可行的,符合一级反应速率方程:1nC=-0 3623t+3 908。

Fe-OH/UV-Vis体系中Cr(Ⅵ)还原和BPA降解的协同效应

研究了在250W金属卤化物灯(λ≥365nm)照射下,Fe(Ⅲ)-OH配合物同时光催化还原铬(Ⅵ)和氧化双酚A(BPA)的协同效应.结果表明:铬(Ⅵ)光还原和BPA光氧化相互促进,具有协同作用.在低pH值(2.5—4.0)时,光还原铬(Ⅵ)和光氧化BPA的初始速率较大;增加Fe(Ⅲ)的浓度,有利于铬(Ⅵ)光还原和BPA光氧化;铬(Ⅵ)的光还原率及BPA的降解率随其初始浓度的增加而快速减小.

酰胺化合物对U(Ⅵ),Eu(Ⅲ),Sr(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的萃取

研究了酰胺荚醚 (PAⅡ )和二 (1 甲基庚基 )乙酰胺 (N 50 3)在硝酸溶液中对U(Ⅵ ) ,Eu(Ⅲ ) ,Sr(Ⅱ )和Fe(Ⅲ )的萃取。结果表明 ,PAⅡ对U(Ⅵ ) ,Eu(Ⅲ ) ,Sr(Ⅱ )均有良好的萃取性能 ,N 50 3只萃取U(Ⅵ ) ,两种萃取剂对Fe(Ⅲ )

Fe(Ⅲ)-OH配合物同时引发水中Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化

在250W照明金属卤化物灯(λ≥313nm)照射下,Fe(Ⅲ)-OH配合物能同时引发水中Cr(Ⅵ)的光还原和偶氮染料甲基橙的光氧化,并且同时Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化效率都较Fe(Ⅲ)-OH配合物单独作用下的效率有明显提高。在c(Fe(Ⅲ)),c(Cr(Ⅵ))和c(甲基橙)为25～200μmolL时,pH=3.0是最佳值;c(Fe(Ⅲ))的增加同时有利于Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化;c(Cr(Ⅵ))为25μmolL时,其自身光还原的初始速率最大,甲基橙光氧化反应初始速率则随c(Cr(Ⅵ))和c(甲基橙)的增大而减小。

腐植酸、EDTA、Cr(Ⅵ)调控猪粪尿废水异化Fe(Ⅲ)还原偶联VFAs的转化能力比较

以人工合成Fe(OH)3作为电子受体,在猪粪尿废水中添加具有铁还原能力的菌株,厌氧恒温培养,通过对猪粪尿废水中添加不同浓度腐植酸、EDTA、Cr(Ⅵ),揭示3种典型理化因素调控猪粪尿废水中异化Fe(Ⅲ)还原偶联挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)转化能力。结果表明,电子穿梭体腐植酸促进Fe(Ⅲ)还原,加速VFAs降解,而络合剂EDTA和重金属Cr(Ⅵ)则会阻碍Fe(Ⅲ)还原,减缓VFAs降解。虽然三种影响因子影响机理不同、途径不同,但最终Fe(Ⅲ)还原和VFAs平衡点不变。

Fe(Ⅲ)-多羧酸盐配合物光催化还原Cr(Ⅵ)

研究了在高压汞灯(300nm)光照下4种FeIII-多羧酸盐络合物(FeIII-柠檬酸,FeIII-草酸钠,FeIII-酒石酸钾,FeIII-EDTA)对CrVI的光还原试验,比较了它们光还原Cr(VI)的反应速率.具体研究了在FeIII-草酸钠体系中CrVI)的光还原.探讨了各种影响因素:初始pH值,FeIII、草酸盐、CrVI的初始浓度,以及FeIII∶草酸盐的配比,光照强度等对CrVI光还原的影响.结果表明:在不同光化学体系中光还原CrVI的速率在不加FeIII时,光还原CrVI的速率由大到小依次为:EDTA、草酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾.在FeIII-多羧酸盐络合物体系中CrVI的光还原速率由大到小依次为FeIII-酒石酸钾、FeIII-EDTA、FeIII-柠檬酸钠、FeIII-草酸钠.在FeIII-草酸钠体系中CrVI的光还原速率随着pH值的增大而减小;随FeIII、草酸钠初始浓度的增加而增加,而随CrVI初始浓度的增加,光还原CrVI的速率是减少的.

自支撑MIL-53(Fe)基复合纳米吸附剂对含Cr(Ⅵ)废水的处理效果研究

采用原位生长法在三聚氰胺海绵(MF)上原位生长MIL-53(Fe),制备了自支撑吸附剂MF@MIL-53(Fe),并将其应用于吸附废水中Cr(Ⅵ)。结果表明,MF@MIL-53(Fe)吸附废水中Cr(Ⅵ)的适宜条件为:吸附剂投加量0.2 g/L、pH=7、初始Cr(Ⅵ)浓度8 mg/L、吸附时间120 min,此时MF@MIL-53(Fe)对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量为38.9 mg/g。MF@MIL-53(Fe)吸附剂循环利用性能良好,5次吸附与解吸附后,平衡吸附量保持率仍在90%以上。

Fe_(78)Si_(9)B_(13)非晶合金对水中Cr(Ⅵ)的去除性能研究

以粒径—48μm零价铁粉作为参照物,对比研究Fe_(78)Si_(9)B_(13)非晶条带对水中Cr(Ⅵ)的去除效果。结果显示,非晶条带的去除过程满足伪一级动力学模型。反应25 min后,零价铁粉的Cr(Ⅵ)去除率仅为88%,非晶条带的去除率可达99.8%。对试验后反应产物进行观察分析,发现零价铁粉仅通过吸附去除Cr(Ⅵ),而非晶合金条带去除Cr(Ⅵ)的过程不仅有物理吸附,也发生了化学还原。

三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe^0复合膜对U(Ⅵ)的吸附特性

制备了三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe^0(CS-Fe)复合膜,并将其用于吸附U(Ⅵ),考察了pH值对CS-Fe复合膜吸附U(Ⅵ)的影响,以及吸附动力学和吸附等温线。结果表明,吸附等温线符合双位点Langmuir模型,以CS-Fe复合膜的磷酸基团为主要吸附位,纳米Fe^0为次要吸附位。吸附动力学符合准二级模型,表明化学吸附是控速步骤。CS-Fe复合膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(208.8mg/g)远高于壳聚糖膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(131.6mg/g),这是由于壳聚糖促进了纳米Fe^0的分散以及纳米Fe^0还原U(Ⅵ)的共同作用。

过渡金属离子Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

25℃和pH3.0～5.0条件下,研究了Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用。结果表明:避光条件下,Mn(Ⅱ)对草酸还原Cr(Ⅵ)有显著的催化作用,光照下其催化作用进一步得到提高。然而,避光条件下Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(VI)的影响甚微,但在光照条件下,Fe(Ⅲ)表现出极优越的催化作用。溶液pH值和照射光波长对反应有显著影响,Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的催化作用随pH值提高而减弱;紫外光照射下两金属离子的催化作用大于模拟日光照射的。因此,本研究结果对由Cr(Ⅵ)引起的土壤和水的污染治理具有理论和实践指导意义。

磁性纳米Fe-S复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的处理性能研究

通过"一步法"制备了磁性纳米Fe-S复合材料,测试其粒径分布,并用X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对其结构进行表征,初步探讨磁性纳米Fe-S复合材料组成,研究了pH值、添加量和盐对磁性纳米Fe-S复合材料处理Cr(Ⅵ)性能的影响。结果表明磁性纳米Fe-S复合材料是由四氧化三铁(Fe3O4)和硫化亚铁(FeS)复合而成的材料,平均粒径为284.8 nm,磁分离性好;磁性纳米Fe-S复合材料对Cr(Ⅵ)有较好的吸附还原处理效果,添加量为20 mg/L,处理浓度为2 mg/L的Cr(Ⅵ)废液30 min即可达到去除率98%以上;且磁性纳米Fe-S复合材料在酸性体系中处理性能好于碱性体系;盐对磁性纳米Fe-S复合材料处理Cr(Ⅵ)的性能几乎没有影响。

天然FeS矿处理含Cr(Ⅵ)废水研究

采用天然硫化亚铁矿处理含Cr(VI)模拟废水,系统探讨了初始pH、投加量、矿粉粒径、Cr(VI)含量、DO含量等因素对Cr(VI)去除率的影响,并采用X射线光电子能谱仪对反应前后矿物表面的铁与铬元素形态进行分析,初步探讨了Cr(VI)的去除机制。结果表明,FeS矿粉对Cr(VI)的去除主要依靠吸附与表面还原作用;Cr(VI)去除率随pH的升高而降低,当pH≥4时,其去除率明显减小;随矿粉投加量增加和矿粉粒径减小,Cr(VI)去除率升高但逐渐趋于平衡;溶解氧对反应影响很小。在pH=3、投加量为2 g/L、矿粉粒径<筛孔0.25 mm的优化条件下,对于初始质量浓度为25 mg/L的Cr(VI),其在1 h之内的去除率可达到近100%。研究发现一次回收矿粉的去除率仍可达80%,具有很高的再利用价值。

Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅵ)活化过硫酸盐氧化降解水中的菲

分别采用Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅵ)活化过硫酸盐(PS)氧化降解水中的菲,考察了反应pH、药剂投加量及氧化时间等因素的影响,并对比了不同价态铁活化PS对菲的氧化降解效果。在反应pH为8、n(菲)∶n(Fe)∶n(PS)为1∶2∶2的优化条件下,反应60 min后Fe(Ⅱ)-PS和Fe(Ⅲ)-PS体系对菲的去除率分别为65.11%和55.86%。在Fe(Ⅵ)-PS体系中,在Fe(Ⅵ)单独氧化时间为5 min、反应pH为7、n(菲)∶n(Fe(Ⅵ))∶n(PS)为1∶2∶2的优化条件下,反应60 min后Fe(Ⅵ)-PS体系对菲的去除率可达83.37%,优于其他两种体系和单独Fe(Ⅵ)氧化体系。Fe(Ⅵ)可有效活化PS,除自由基(SO_(4)^(-)·和·OH)作用外,高价态铁可能增加了体系的氧化能力。