Fenton回收铁砂对水体中盐酸四环素降解性能及机制研究

Fenton法作为一种成熟的高级氧化技术,在工业废水深度处理中得到了广泛应用,然而,该方法同时会产生大量含铁固体废弃物,影响污水处理效果并增加运行成本.为了探索一种更直接的Fenton固废资源化利用方式,本研究收集了来自新型废水处理Fenton塔的铁砂和传统Fenton池的铁泥,并将它们作为催化剂在非均相Fenton体系中去除盐酸四环素(TC)的效率和机制进行了对比.结果表明:(1)新型废水处理Fenton塔的铁砂和传统Fenton池的铁泥在外观、微观结构和组成上都有明显区别,铁砂偏黄、铁泥偏红,铁砂具有介孔结构和相对简单的成分,比表面积为144.818 m^(2)/g,平均孔径为3.061 nm.(2)铁砂中Fe的质量分数远高于铁泥,且以不定型FeOOH的形式存在.铁砂中还含有S元素以及微量的其他金属元素,铁泥则缺乏S元素.(3)作为催化剂,铁砂和铁泥对TC的去除率分别为87.40%和29.83%.(4)铁砂对TC的吸附过程符合伪二级吸附动力学模型,在铁砂-H_(2)O_(2)体系中可以达到良好的降解效果.C1^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)对TC降解的影响较小,而HCO_(3)^(-)、H_(2)PO_(4)^(-)的存在会抑制TC的降解反应.机理探究试验表明,·OH、·O_(2)^(-)和^(1)O_(2)是反应过程中的主要活性基团,·O_(2)影响更大,·OH和^(1)O_(2)贡献相当,·OH和^(1)O_(2)起直接进攻作用,·O_(2)^(-)影响·OH和^(1)O_(2)的生成过程.铁砂-H_(2)O_(2)体系中的反应具有均相和非均相作用,主要以均相作用为主.研究显示,铁砂具备发生氧化还原反应的潜力,在直接应用于TC降解方面具有明显优势.

铁氮共掺杂介孔碳材料的简易制备及其氧还原反应催化性能

氧还原反应(ORR)是燃料电池阴极重要的电化学反应过程,其自发反应进程缓慢,对氧还原反应起高效催化作用的催化剂面临价格昂贵、合成流程复杂、污染环境等问题,因此探索合成简单、环境友好的氧还原催化剂制备方法具有重要意义。铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC)是一种有巨大应用价值的非贵金属氧还原反应催化剂。本工作通过在马弗炉中的半封闭体系内高温碳化小分子前驱体得到介孔碳材料(MC_(M)),再把获得的MC_(M)与铁盐混合在管式炉中高温处理制备得到铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC_(MT))。该方法热解条件简单,无需模板剂和NH_(3)、HF等有毒物质。由于MC_(M)含有较高的氮和氧元素,有利于提升介孔碳材料表面的亲水性和配位能力,通过MCM和铁盐制备出的Fe-N/MCMT含有丰富的、催化ORR的Fe-N_(x)活性位点,其起始电位和半波电位分别为0.941和0.831 V(vs RHE),比商业化Pt/C催化剂的起始电位和半波电位分别正34和16 mV。氧还原反应按照反应过程分为二电子过程和四电子过程,Fe-N/MC_(MT)和Pt/C的转移电子数分别为3.77和3.91,表明具有四电子反应过程。

充油量对Fe系1,2-聚丁二烯橡胶性能的影响

以芳烃油作填充油,考察了6种充油量对Fe系1,2-聚丁二烯橡胶的加工工艺性能和硫化胶的性能的影响。实验结果表明,随充油量的增加,生胶门尼粘度ML110+04℃值下降,可塑性增加,混炼行为变佳;硫化胶的扯断伸长率、永久变形增大,而拉伸强度和撕裂强度在充油量为20份时出现极大值,300%定伸应力、硬度、生热和磨耗等均降低。综合考虑,充油量为20份为宜。

填充油的种类对Fe系1,2-聚丁二烯性能的影响

研究了芳烃油和环烷烃油对充油铁系1,2-聚丁二烯橡胶性能的影响。结果表明,基础胶充油后门尼粘度值下降,可塑性增加,混炼行为变佳;填充芳烃油比填充环烷烃油的橡胶在拉伸强度、撕裂强度、伸长率和生胶门尼值等方面均有所提高;充油后虽然硫化胶硬度降低,但是生热和耐磨性能提高。填充芳烃油可适当提高硫化胶的抗湿滑性,但滚动阻力也升高。环烷烃油可降低硫化胶的滚动阻力。充油可适当改善胶料的抗老化性能。

铁系乙烯基聚丁二烯与日本溶聚丁苯橡胶的性能

研究了铁系乙烯基聚丁二烯(FVBR)和2种日本产SSBR的性能。与2种SSBR相比,FVBR乙烯基含量较高,相对分子质量分布明显较窄,尽管3者[η]相差不明显,但是SSBR,尤其是充油胶VSL的重均相对分子质量远远高于FVBR。FVBR硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度以及生热性能均优于SSBR,抗湿滑性与VSL相近,两者都优于不充油胶SL5525K;3者的耐磨性能接近。FVBR在60℃下的损耗因子值明显低于2种SSBR,预示其具有较低的滚动阻力。

三异丁基铝与乙酰丙酮铁的交换反应动力学

采用 Cary5 0紫外 -可见扫描分光光度计研究了 Al( i- Bu) 3与 Fe( acac) 3之间的交换反应。动力学数据表明 Al( i- Bu) 3与 Fe( acac) 3之间是二级反应 ,有较大的反应速率常数和较低的活化能 。

铁体系催化剂电导率的研究

研究了在25℃加氢汽油溶剂中,铁体系胶相催化剂[Fe(naph)_2-A1(i--Bu)_3:-CH_3, = CHCH_2CI〕单组分按不同配比混合溶液的电导率与浓度的关系。从中得出环烷酸亚与三异丁基铝离子对的作用是形成胶粒的基本反应。在胶粒表面被三异丁基铝还原成低价的铁离子是活性中心的主要组成部分,单体丁二烯能使电导率降低说明活性中心是正离子性的；发现氯丙烯一部分与三异丁基铝作用、生成氯化异丁基铝。

新型铁盐催化MMA的原子转移自由基聚合

采用新型的铁盐催化体系实现甲基丙烯酸甲酯(MMA)的过量单体完成活化剂再生(generation of activators via monomer addition)的原子转移自由基聚合反应(GAMA ATRP).以FeBr3为催化剂、三苯基膦(TPP)或对茴香基二苯基膦(DPMPP)为配体、2-溴异丁酸乙酯(EBriB)为引发剂,利用原子转移自由基聚合反应合成窄分布的PMMA,并研究MMA的GAMA ATRP的聚合反应动力学.考察催化剂用量、配体种类等对聚合反应的影响.结果表明:聚合反应显示为一级动力学特征,聚合物分子量随转化率的提高而线性增长且分子量分布较窄(PDI<1.5).通过核磁(1H-NMR)对所得聚合物PMMA的末端官能团进行表征,结果表明:所得的PMMA端基含有卤素,有继续引发聚合的可能,具有"活性"聚合的特征.

丁二烯聚合铁催化体系FeCl_3-phen-Al(i-Bu)_3的紫外可见光谱

紫外可见光谱表明,phen能与Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Al(Ⅲ)形成稳定络合物,其电荷转移跃迁吸收峰分别在355、515和260mm处;在FeCl_3^-phen-Al(i-Bu)_3体系中,随Al/Fe摩尔比由小到大,Fe(Ⅲ)-phen络合物逐渐减少,而Fe(Ⅱ)-phen络合物逐渐增多;Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Fe(n)之间有竞争phen配体的现象存在。

活化H_(2)O_(2)的芬顿/类芬顿体系的研究现状

论述了铁基催化剂芬顿技术的研究进展及不足;重点介绍了非铁基芬顿催化剂(如铈、铬、钴、铜、锰、钌、多金属氧盐酸和金纳米材料等)在应用时的氧化还原特征、优势和潜在应用领域;总结分析了非铁基催化剂在实际应用时的不足,并指出未来应继续寻求高效稳定的催化剂、发展非铁基强化类芬顿技术和探寻非铁基芬顿/类芬顿技术和其他工艺的组合/耦合技术。

Fe/AC非均相Fenton体系降解废水中苯酚研究

采用浸渍法制备了活性炭载铁(Fe/AC)非均相Fenton催化剂,研究了铁负载量、初始pH值、反应时间和H2O2用量对催化剂降解模拟废水中苯酚的影响,结果表明,在苯酚废水体积为50mL,催化剂铁负载量为7.76%,H2O2投加量为4g/L,pH值为3,反应时间为120min的条件下,苯酚的降解率约为95%。催化剂的稳定性试验表明,重复使用5次后,该催化剂对苯酚的降解率仍能达60%左右。该催化剂具有良好的活性和较强的稳定性,以及良好的实际应用前景。

铁基复合类芬顿催化剂及其在废水深度处理上的应用

以活性氧化铝颗粒为载体,负载铁镍双金属,制备铁基复合催化剂,与双氧水(H_(2)O_(2))构成类芬顿体系,以某工业污水处理厂生化出水为处理对象,考察了负载金属比例、焙烧温度等对催化剂活性的影响。结果表明:在n(Fe)∶n(Ni)为1∶1、焙烧温度为500℃条件下制备催化剂,所制得的催化剂对目标废水COD处理效果较好且稳定,COD去除率可达到80%以上,且反应过程中不产生“铁泥”。通过表征分析,催化剂材料中的铁镍主要以其氧化物/氢氧化物的形式存在。连续运行20 d后,本类芬顿体系对实际工业废水COD去除率依然稳定在60%以上,且出水pH在6.5~7.0范围内,无须将废水pH回调,减少了对出水的处理工艺及药剂消耗,节约了污泥处理成本,在废水深度处理领域有一定的应用前景。

原子转移自由基聚合中铁系催化剂研究进展

综述了铁系催化剂在原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,ATRP)中的应用,其中着重介绍了在常规ATRP和AGET ATRP聚合中铁类催化体系的研究进展,并且对其它体系如反向ATRP(R-ATRP)中的铁类催化剂的研究也作了简要介绍,同时概括了铁类催化剂的配体以及产物中残留的该类催化剂的脱除;众多的研究表明铁系催化剂在ATRP中不仅有良好的催化作用而且易于脱除,该类催化剂在设计新型高分子材料方面也有很好的应用价值;最后总结了铁系催化剂的无毒、易脱除等优点,并对其前景进行了展望。

铁系催化剂的鉴定与分析

应用因素分析法于铁系催化剂体系的紫外光谱,对六种样品进行了成份的鉴定。其二种成份为乙酰丙酮和α,α’—联吡啶,并测定了它们的组成。实验值与予计值颇为一致。