多孔MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)壳聚糖微球用于增强类Fenton降解染料废水的研究

将壳聚糖与金属盐混合溶液滴入碱性溶液中,采用一步法制备了金属壳聚糖微球(MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS),并用于刚果红(CR)的类Fenton降解。结果表明,与单金属壳聚糖微球(MnO_(2)/CS、Fe_(3)O_(4)/CS)相比,MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS具有更好的催化活性;在最佳条件下(50 mg/L CR,pH=7,0.9 mol/L H_(2)O_(2),2.0 g/L催化剂,60 min),CR的去除率达到100%。MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS的高活性归因于其较大的比表面积和孔体积,特殊多孔结构有利于反应物的吸附/扩散和活性位点的暴露;Mn-Fe双金属之间的协同作用促进了电子传递,有效提高了催化活性。金属壳聚糖微球可以很容易地从反应体系中收集,重复使用5次后仍然保持较高催化活性(88.2%)。

铜半胱胺配合物类Fenton催化降解土霉素的研究

为有效去除污染水体中的土霉素,采用水浴升温合成法制备了铜半胱胺配合物(Copper-Cysteamine-Iodine,Cu-Cy-I),并通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)等方法对其形貌、结构、化学成分进行表征。为了研究Cu-Cy-I对土霉素的降解效果,考察了光照时间、H_(2)O_(2)浓度、溶液pH值、催化剂质量、溶液的初始质量浓度以及光源等因素的影响。结果显示,在100 m L质量浓度为100 mg/L的土霉素中加入20 mg Cu-Cy-I催化剂、0.025 mol/L H_(2)O_(2),置于高压汞灯下,照射100 min后对土霉素的降解率可达99.0%。采用自由基捕获试验探究了Cu-Cy-I/H_(2)O_(2)体系中的活性自由基,发现羟基自由基(Hydroxyl radical,·OH)、超氧自由基(Superoxide radical,·O_(2)^(-))和光生空穴(Photogenerated electrons,h^(+))三者共同作用并促进土霉素的降解。Cu-Cy-I对土霉素具有较高的降解效果,为抗生素废水的治理提供了一种新方法。

高炉渣非均相类Fenton降解亚甲基蓝废水

本文以高炉渣为催化剂,通过非均相类Fenton的方法降解模拟亚甲基蓝废水,在有无光照的条件下,考察了高炉渣用量、H_(2)O_(2)用量、pH、反应时间等因素对模拟废水的色度及COD去除率的影响。实验证明:有光照条件下的去除效果均优于无光照,光照条件下该体系最佳条件为:pH=3,高炉渣用量为0.1 g/100 mL,H_(2)O_(2)(质量分数30%)为0.2 mL/100 mL,反应时间2 h,亚甲基蓝废水脱色率及COD去除率均达到100%。动力学研究表明:有光照条件下反应速率大于无光照条件,二者反应都更符合二级动力学模型。

磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶在纳米Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解效果

用Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI)作为非均相催化剂,与H2O_(2)耦合构建类Fenton体系,以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT).通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe_(3)O_(4)-nZVI材料进行了表征,并考察了Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中H2O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、初始pH及Fe_(3)O_(4)-nZVI循环使用次数对SDZ和SMT降解效果的影响.结果表明,在25℃,SDZ和SMT初始浓度均为10 mg·L^(-1),H2O_(2)浓度分别为10 mmol·L^(-1)(SDZ)和15 mmol·L^(-1)(SMT),Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8 g·L^(-1),初始pH为3的优化条件下,在180 min时,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对水中SDZ和SMT的降解率分别为97.45%和95.51%,Fe_(3)O_(4)-nZVI重复利用4次后,对SDZ和SMT的降解率仍保持在87%以上,表明该材料具有良好的磁回收利用性能.拟一级动力学拟合参数R2均在0.93以上,表明Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法对SDZ和SMT的降解过程均符合拟一级动力学方程.且在各因素最优条件下,SDZ的反应速率常数均大于SMT的反应速率常数,这可能与二者的理化性质及分子结构有关,即磺胺类抗生素(SAs)的pKa值和水溶解度越小,疏水性越强,杂环基团上的甲基取代基数目越少,SAs越容易被降解.

基于PMS活化的类Fenton高级氧化技术在水处理中的应用

过一硫酸盐(PMS)活化的类Fenton高级氧化技术在废水处理中应用领域广阔,多孔结构载体(如碳基材料、分子筛或MOFs)的引入可有效提高体系对有机物的降解能力,改善金属活性组分的分散性及稳定性,抑制金属浸出。本文综述了在PMS活化的类Fenton高级氧化技术中,过渡金属-碳基材料、过渡金属-分子筛以及MOFs等复合体作为非均相催化剂活化PMS处理有机废水的研究现状,探讨了催化剂种类和载体差异对活化机理的影响,提出了未来催化剂改进提升的方向。

Fe基类Fenton催化剂非均相处理造纸废水

针对传统均相Fenton法深度处理造纸废水中铁泥量大、成本较高等问题,将Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、石墨粉采用高温烧结的方式,制备Fe基类Fenton催化剂,并用于非均相Fenton处理造纸废水,可达到节省FeSO_4用量的效果。结果表明,经高温烧结制备的Fe基类Fenton催化剂具有丰富的孔隙结构,在pH值为3、催化剂投加量15 g/L、COD_(Cr)和H_(2)O_(2)质量比1∶0.75、反应时间90 min的条件下,造纸废水COD_(Cr)去除率为74.8%,且经过10次循环实验仍达70%以上,BOD_5去除率可达67%以上。

铁铜双金属复合类Fenton催化剂的制备及用于处理阿莫西林模拟废水研究

针对粉末状类Fenton催化剂难以回收再利用的难题,采用煅烧法制备球形铁铜双金属复合催化剂,优化了催化剂制备条件(成分配比、煅烧条件和氮气流量),表征了催化剂的表面形态,考查了阿莫西林降解动力学,探讨了催化剂催化机理,并利用以该催化剂为核心的类Fenton催化体系处理阿莫西林模拟废水。反应在最优条件下阿莫西林去除率可达到99.9%。

UV/Fenton/均相铜类Fenton氧化处理紫菜加工废水COD及色度研究

以COD和色度作为评价指标,采用均相Fenton、Cu-Fenton、UV/Fenton、UV/Cu-Fenton体系处理紫菜加工废水,探究了在室温条件下不同初始pH值、Fe^(2+)和Cu^(2+)投加量、H_(2)O_(2)投加量等因素对出水COD和色度的去除效果,通过正交试验确定了最佳反应条件,同时对反应机理进行了分析。分析显示羟基自由基(·OH)是UV/Fenton/均相铜类Fenton体系去除紫菜废水中COD及色度的主要活性基团。在最佳反应条件下,UV/Fenton体系在100 min时出水COD为40 mg/L,色度为25,比无UV时最佳反应时间缩短了50 min;UV/Cu-Fenton体系,在60 min时出水COD为35 mg/L,色度为20,比无UV时最佳反应时间缩短了一半,UV/Fenton体系和UV/Cu-Fenton体系出水COD及色度均能达标排放。

基于活性污泥焚灰的类Fenton催化剂的制备及其对亚甲基蓝的降解性能

载铁沸石因其来源广泛、制备简便及环境毒性低等特点,被广泛用于催化类Fenton反应产生·OH,以高效处理有机污染物。然而,传统载铁沸石的制备成本高且Fe^(2+)再生困难,限制了其在催化类Fenton反应中的工业化应用。基于此,本研究以污水处理厂活性污泥焚烧处理后的灰分为原料,选择性回收其中的硅、铝和铁等元素。制备的Fe^(2+)-方钠石(FSD)可用于类Fenton反应活化过氧乙酸(PAA),以高效降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)。结果表明:FSD可在较宽的pH范围内催化PAA生成·OH、^(1)O_(2)和R-O·等多种活性氧物种,进而通过羟基化或亚砜化途径催化降解MB。以0.5 mol/L Fe^(2+)制备的FSD用量为0.3 g/L,PAA浓度为0.3 mmol/L时,FSD/PAA体系可在20 min内完全降解40 mg/L MB。此外,FSD中的还原性硫组分可促进Fe^(2+)再生,维持其催化活性。且FSD/PAA体系可在不同水质和生活污水中高效降解多种污染物,具有性能优良和适用性广的优点。

基于天然黄铁矿的类Fenton体系处理焦化废水生化出水的研究

焦化废水经过生化处理后仍含有大量难降解成分,直接外排会导致自然界水体污染。针对经典Fenton反应存在产生含铁污泥、适用pH范围较窄致使其在实际应用中局限性较大的问题,采用天然黄铁矿作为非均相Fenton反应催化剂对焦化废水生化出水进行处理,并以废水中苯酚作为模型污染物探究其氧化机理。结果表明,该工艺可以在较为宽泛的初始pH条件下对废水COD进行有效去除;废水COD的去除速率与黄铁矿的添加量呈正比,高浓度H_(2)O_(2)条件下COD去除速率略有增加,但增加的速度变慢;体系中存在均相和非均相两种催化条件,加入·OH捕获剂后,体系降解效率大幅度降低,证明体系中的主要氧化物种为·OH;苯酚是焦化废水中主要的有机污染物,检测了使用黄铁矿的类Fenton工艺降解苯酚过程中的中间产物,苯酚首先被氧化成对苯酚,随后很快转化为对苯醌,最终被氧化成小分子酸。

类Fenton-PAC耦合工艺应用于氨肟化废水预处理研究

针对氨肟化废水可生化性差和粉末活性炭(PAC)致使MBR膜污堵问题,改进PAC施用模式,降低了PAC流失,同时提高了预酸化工序预处理效果和废水可生化性。吸附试验结果表明,PAC可吸附降低氨肟化废水COD,去除率随PAC投加量增加而提高,PAC对小分子量的丙酮肟去除效果最好。工业应用结果表明,类Fenton-PAC耦合下,主要是环己酮肟被氧化降解为小分子有机物,并被PAC吸附去除;此外,吸附后的PAC可在一定程度上氧化再生、重复利用。类Fenton-PAC去除COD的主要原理为·OH对有机物的氧化降解、活性炭表面含氧官能团的络合作用和吸附网捕。

铁/炭复合材料的制备及其类Fenton反应的研究进展

介绍了铁/炭复合材料的制备方法及铁及其化合物的类型,主要包括纳米铁、四氧化三铁、三氧化二铁、铁氢氧化物、铁锰氧化物等;评述了该复合材料具有可改善铁浸出率、提高可重复性与调节pH范围等特点,并阐明了三者相互制约的关系,同时阐述了该复合材料基于Fenton原理的再生方法及优缺点,以及未来该复合材料的再生可实现资源化再利用。最后总结了该复合材料存在的问题及挑战,从复合材料的优化、环境影响以及成本等方面指出了今后的研究方向。

介孔CuCo/FeCeO_(x)催化剂协同催化类Fenton反应

类Fenton反应是降解水中有机污染物的有效方法之一,开发高效的非均相催化剂至关重要。通过硬模板法制备了Fe掺杂的具有有序介孔结构的FeCeO_(x)材料,以此为载体通过浸渍法负载Cu和Co后,构建了具有多金属活性位点的催化剂。催化剂在亚甲基蓝降解反应中表现出优异的催化性能,在45 min内可将亚甲基蓝完全降解,且具有良好的循环使用性能,使用5次后亚甲基蓝降解率仍达到93.3%。催化剂的介孔结构有利于吸附亚甲基蓝,暴露更多的活性位点,多金属之间的协同作用促进了催化剂上的电子转移,从而提高H_(2)O_(2)的活化效率和促进·OH的产生。

水合氧化铁催化类Fenton反应降解水中四环素

环境中抗生素污染及其降解过程是当前研究的热点问题,为探讨自然过程中铁氧化物(水合氧化铁,HFO)在氧化剂(过氧化氢,H_(2)O_(2))存在条件下对四环素(TC)的降解作用及TC代谢途径,采用湿沉淀法合成HFO,研究了其催化H_(2)O_(2)高效降解水中TC的效果,同时通过X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附、光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外-拉曼光谱仪(FTIR)等手段对样品进行了表征,阐明了HFO催化H_(2)O_(2)降解TC的机理.结果表明,HFO具有介孔结构,HFO/H_(2)O_(2)体系可在180 min内去除水中90%的TC,3次连续循环后去除率保持75%,表现出良好的催化活性和稳定性;HFO在催化过程中部分Fe—O官能团转变成Fe—OH官能团,∙O_(2)^(-)为主要活性物质;TC降解过程中出现9种中间产物,说明TC主要是通过羟基化、去甲基、去酰胺基和开环等途径被降解成小分子化合物.

微波协同活性炭强化铜类Fenton法的作用机理

以黄连素(Berberine,BER)废水为目标污染物,采用多种处理方法,通过比较其去除效果、pH值的适用范围探究微波微波协同活性炭强化铜类Fenton体系的优势,并进行·OH生成量测定、紫外-可见光光谱扫描和三维荧光分析,研究该体系的作用机理。铜类Fenton法(pH值为6~8)和微波-活性炭-铜类Fenton法(pH值为5~9)均能有效拓宽Fenton法的pH值适用范围。铜类Fenton法、活性炭-铜类Fenton法、微波-铜类Fenton法以及微波-活性炭-铜类Fenton法均遵循·OH的反应机理,·OH生成量随pH值的变化具有相似的变化趋势,在pH值为7时达到最大值。单独活性炭虽然不能促进铜类Fenton法中·OH的生成,但与微波辐照协同能够促使H_(2)O_(2)发生O—O键均裂生成大量强氧化性的·OH。微波-活性炭-铜类Fenton法不仅能大大缩短反应时间,减少药剂投加量,而且能使大分子物质分解为小分子物质,最终降解成CO_(2)和H_(2)O,实现有机物的有效矿化。

氯酚类污染物在Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解

用共沉淀法和液相还原法制得Fe_(3)O_(4)负载nZVI复合材料(Fe_(3)O_(4)-nZVI),以Fe_(3)O_(4)-nZVI为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系,将其用于降解废水中的氯酚(CPs),如,对氯苯酚(4-CP)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)及2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP).SEM、EDS、XPS、XRD和VSM表征结果表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI是可通过磁回收循环利用的纳米级复合材料,且可促进Fe2+和Fe_(3)+循环并增加HO·的产量.动力学拟合参数表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对3种CPs的降解过程均符合拟一级动力学方程(R2>0.9).在25℃,Fe_(3)O_(4)和nZVI物质的量比1:1,溶液初始pH=3,H_(2)O_(2)浓度15mmol/L,CPs初始浓度40mg/L,Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量0.6g/L的优化条件下,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP、2,4-DCP和2,4,6-TCP的降解率分别为96.28%、98.77%和98.03%.3种CPs的降解速率顺序为k4-CP>k2,4-DCP>k2,4,6-TCP,表明随着苯环上氯取代基的增加,CPs的降解速率随之减小.淬灭实验和质谱结果表明HO·氧化和取代脱氯是CPs降解的主要方式.

微波强化非均相类Fenton反应氧化降解苯酚

研究了在微波场条件下非均相类Fenton试剂反应降解含酚废水,分别进行了微波场条件下和常规条件下类Fenton试剂反应降解苯酚实验并测定了反应动力学曲线,讨论了温度、微波场功率对苯酚去除率以及TOC去除率的影响,估算了反应活化能。实验结果表明:使用微波辐射可提高非均相类Fenton反应降解含酚废水的反应速率、苯酚去除率和TOC去除率。发现在微波和常规条件下,反应可近似为三级动力学反应。反应活化能估算结果表明,对类Fenton试剂降解苯酚的反应体系施加微波,可降低反应活化能和提高反应速率,微波辐射的功率越大,苯酚转化速率和TOC降解速率就越快。与常规条件下类Fenton试剂降解苯酚的反应相比,施加足够强的微波场,可较明显降低反应活化能和提高反应速率和去除率。当微波辐射功率分别为200 W和600 W时,苯酚降解的反应活化能分别为17.175和15.042 kJ/mol,比常规条件的反应活化能降低了11.48%和22.48%。

非均相类Fenton反应催化氧化脱色降解直接桃红12B

研究了以Fe-Ni-Mn/Al2O3为催化剂(FA催化剂),用微波促进非均相类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料直接桃红12B及相关机理。内容包括直接桃红12B溶液的浓度-吸光度工作曲线,初始pH值、H2O2用量、FA催化剂用量对脱色降解直接桃红12B的影响,微波单独脱色处理直接桃红12B、微波+FA催化剂脱色处理直接桃红12B、微波+H2O2脱色处理直接桃红12B、微波-FA催化剂-H2O2体系脱色处理直接桃红12B、阳光-FA催化剂-H2O2体系脱色处理直接桃红12B等对照试验研究。在优化条件下,比较了采用光助非均相类Fenton与微波促进非均相类Fenton反应的脱色效率,并探讨了微波促进非均相类Fen-ton反应的机理。研究表明微波可以明显加快非均相类Fenton法催化氧化脱色降解直接桃红12B溶液的过程。论文所用表征方法均为紫外-可见光谱法。

微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解染料罗丹明B

研究了以Cr(Ⅵ)为催化剂,用微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料罗丹明B及相关机理。内容包括:罗丹明B溶液的浓度-吸光度工作曲线绘制;初始pH值、H2O2用量、K2Cr2O7用量对类Fenton反应脱色降解罗丹明B的影响;正交优化试验;微波单独脱色处理罗丹明B、微波+K2Cr2O7脱色处理罗丹明B、微波+H2O2脱色处理罗丹明B、阳光-Cr(Ⅵ)-H2O2体系脱色处理罗丹明B、微波-Cr(Ⅵ)-H2O2体系脱色处理罗丹明B等对照试验研究。通过研究,确定了方法的优化条件,在优化条件下,比较了采用光助类Fenton与微波促进类Fenton反应的脱色效率,并讨论了微波促进类Fenton反应的反应机理。研究表明在pH3.0时,微波可以明显加快类Fenton法催化氧化脱色降解罗丹明B溶液的过程,对于降解脱色速度,微波-Cr(Ⅵ)-H2O2体系最快。用该方法处理染料罗丹明B,色度脱除率可达到99.0%以上。文章所用表征方法均为紫外-可见光谱法。

微波促进类Fenton反应催化氧化降解染料吖啶橙

分别以Fe3+、Fe2O3/Al2O3为催化剂,在微波的协同作用下进行Fenton降解染料吖啶橙模拟废水的研究,考察了溶液pH、H2O2用量、催化剂用量等因素对其降解效果的影响。结果表明,催化剂与微波存在协同效应,当分别以浓度为1.6×10-4 mol/L的Fe3+、Fe2O3/Al2O3为催化剂,其最佳投加量分别为24 mL/L、8.0 g/L,pH为3.5,30%H2O2投加量为40μL/L时,可取得最佳降解效果,吖啶橙的降解率分别达到99%、97%以上。