富含表面羟基的活性炭制备及其在电催化氧化垃圾渗滤液中的应用

为探究表面羟基对铁碳三维粒子电极电催化氧化性能的影响,采用5 g活性炭中KMnO_(4)用量15 g、用20 mL质量分数10%的H_(2) SO_(4)酸化、反应温度35℃、反应时间1 h的方法对市售活性炭进行氧化改性,并进行结构表征,发现改性活性炭相较于原始活性炭表面羟基量大大增加。然后将改性前后的活性炭制备成铁碳三维粒子电极,用于电催化氧化垃圾渗滤液。结果表明,在100 mL垃圾渗滤液中加入3 g电极、电催化氧化的反应温度50℃、电解电压8 V、O_(3)流量0.2 L/min、电磁搅拌转速600 r/min的条件下,反应30 min,改性活性炭制备的铁碳三维粒子电极比未改性活性炭制备的电极对垃圾渗滤液的总有机碳、氨氮降解率分别提升了26、20百分点。

NTA-零价铁/过碳酸钠的非均相类Fenton体系去除水中双酚A的研究

利用氨基三乙酸(NTA)强化零价铁/过碳酸钠(Fe^(0)/SPC)的类Fenton法进行去除双酚A(BPA)的研究。分别考察了Fe^(0)、SPC和NTA的投加量、初始pH值以及温度对BPA去除效果的影响。结果显示,在室温、pH=7以及优化投加量的条件下反应30 min,NTA-Fe^(0)/SPC体系对BPA的去除率可达到98.8%。不同方法的对比研究以及反应中铁离子浓度的测定结果表明,NTA与铁离子的络合维持了体系中稳定浓度的Fe(Ⅱ),从而拓宽了NTA-Fe^(0)/SPC体系的pH适用范围;投加的Fe^(0)不仅提供了催化剂Fe(Ⅱ),同时还可加速反应中Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的循环,提高利用率。自由基淬灭实验结果表明,去除BPA的主要作用来自于·OH。伪一级动力学模型(R_(1)^(2)=0.9834~0.9933)能更好描述NTA-Fe^(0)/SPC去除BPA的行为,表明该过程以化学氧化为主,表观活化能为34.68 kJ/mol,属于表面控制的反应。热力学研究显示,去除BPA的反应是自发和吸热的过程。本研究为近中性条件下去除BPA提供了一种高效且环境友好的方法。

纳米羟基铁改性阴离子交换树脂用于富营养化水体中磷的吸附净化

为探索一种改良的磷酸盐吸附材料,以优化其在去除富营养化水体中无机磷的应用效果,提出了一种纳米羟基铁(FeOOH)与阴离子交换树脂D-201复合的方法。首先将FeOOH分散于阴离子交换树脂D-201中,得到FeOOH@D-201复合树脂。然后进行批量吸附实验,通过比较FeOOH@D-201与纯D-201对磷酸盐的吸附量来评估其改善程度。并采用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型进行拟合,从而分析复合树脂的吸附过程及其机理。结果表明,FeOOH@D-201复合树脂的最大磷酸盐吸附量达到了132.1 mg/g,比纯D-201的吸附量提高了46%,突破了常规阴离子交换树脂在去除无机磷应用中的局限性。模型拟合结果表明,其吸附过程与准二级动力学模型和Langmuir模型较吻合,推断吸附机理主要是静电吸引和配位络合的共同作用。FeOOH@D-201经过5次醋酸脱附-吸附再生循环后,吸附剂去除磷酸盐的能力仍然保持在70.4%以上,证实了复合树脂的良好再生性能。

利用富里酸原位制备富集铁修复石油污染土壤研究

为得到一种高效去除土壤中总石油烃(TPH)的原氧化技术,利用富里酸(FA)在土壤中原位制备富集铁并进行石油污染土壤修复研究,探究了富集铁组和非富集铁组对不同质地和有机质(SOM)含量的石油污染土壤(S1、S2)氧化效果的影响,以及富集铁组高效原位氧化TPH的机制.结果表明:(1)在S1、S2石油污染土壤(土壤S1、S2中TPH的初始含量分别为16074.33、14528.17 mg/kg)中,富集铁组中TPH的氧化量分别高达7550.32、8747.78 mg/kg,均高于非富集铁组Ⅰ中的相应值(分别为6364.43、5730.73 mg/kg),说明富集铁组可以高效氧化土壤中的TPH.(2)在土壤S1、S2中,富集铁组对中链(C_(19)~C_(24))烷烃的氧化率分别为20%、22%,对长链(C_(25)~C_(30))烷烃的氧化率分别为23%、20%,分别高于土壤S1中非富集铁组Ⅰ(17%、18%)和土壤S2中非富集铁组Ⅰ(19%、12%)的相应值.(3)电子顺磁共振波谱仪(EPR)测定结果表明,富集铁组中羟基自由基(·OH)强度(S1,36.61 a.u.;S2,16.06 a.u)高于非富集铁组Ⅰ中相应指标(S1,27.78 a.u.;S2,7.11 a.u.),并且羟基自由基持续时间(S1,50 h;S2,55 h)也高于非富集铁组Ⅰ中相应指标(S1,45 h;S2,40 h).(4)XPS测定结果显示,富集铁组中峰面积较高的FeOOH(S1,503.52;S2,850.01)和α-FeOOH(S1,399.40;S2,769.62)提高了·OH的瞬时强度,增加了·OH产量.而3D-EEM测定结果显示,富集铁组中类富里酸荧光区域标准体积(S1,1554047.24 au·nm^(2);S2,1110373.00 au·nm^(2))明显高于非富集铁组Ⅰ中相应值(S1,1100706.21au·nm^(2);S2,716069.98 au·nm^(2)),表明高含量的FA有利于FeOOH和α-FeOOH在土壤中的富集.研究显示,富集铁组实现了高效催化H_(2)O_(2)氧化土壤中TPH,为原位化学氧化修复石油污染土壤提供了一个经济有效的方法.

废羟基氧化铁脱硫剂处理含铬污水

以废羟基氧化铁脱硫剂为研究对象,在分析其成分的基础上,利用其中的FeS处理污水中的Cr(Ⅵ),加碱中和、沉淀去除铬。在最佳处理条件下处理模拟含铬污水,Cr(Ⅵ)质量浓度由10.00 mg/L降至0.42 mg/L,去除率达95.8%。在最佳处理条件下,处理锦州某电镀车间2种含铬废水,处理后出水的Cr(Ⅵ)的质量浓度和总铬的质量浓度及pH均满足GB 8978《污水综合排放标准》。有望实现废羟基氧化铁脱硫剂在此方向的以废治废的目标。

羟自由基清除剂抑制络合铁降解

络合铁脱硫工艺中广泛使用的硫代硫酸盐不能完全抑制络合剂的降解,但大量补充的铁络合剂提高了运行成本。依据络合亚铁再生过程中产生的羟自由基氧化降解了铁络合剂,清除羟自由基抑制络合铁降解的原理,采用Fe^(2+)-EDTA/H_(2)O_(2)的碱性Fenton体系模拟脱硫过程中羟自由基的产生,加入一系列羟自由基清除剂至该体系中,测试Fe-EDTA的降解率。结果表明:简易的Fenton体系可代替实际的络合铁脱硫过程快速筛选清除剂,质量分数为0.050%的苯甲酸钠或0.617%的丙三醇可抑制络合铁的降解,降低络合铁脱硫成本;苯甲酸钠和丙三醇具有较强清除能力的原因在于清除剂及其中间氧化产物均先于铁络合剂被羟自由基氧化。

羟基铁脱硫剂的研究

硫化氢是工业生产的有害物质,会导致下游贵金属催化剂中毒,造成经济损失。常用的硫化氢脱除方法为干法和湿法,干法脱硫设备简单,价格低廉,净化效果好等有点作为常用的脱硫方法。其中羟基铁脱硫剂在市场应用广泛,有脱硫效果好,使用精度高,价格低等优势。合成羟基铁需要控制温度,pH值等工艺条件。影响脱硫效果的因素有脱硫剂使用温度,原料气硫化氢含量等因素。实验通过控制制备工艺,合成出性能优良的以γ-Fe OOH为主要成分的羟基铁粉体,考察粉体的物性及脱除硫化氢的效果。通过挤条成型技术制备成脱硫剂产品,分析脱硫剂的物性,评价考察其脱硫效果。实验表明,脱硫剂在较高空速下使用,其穿透硫容可达53%。经过再生后,其也有较高的脱硫效果。

泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSe_(y)及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂,以泡沫镍为载体和集流体,原位制备了硒化钼(MoSe_(y))和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_(y)@Ni复合材料。表征结果表明,先通过电沉积法原位生长了MoSe_(y)层,再以该MoSe_(y)层为成核点,通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中,以1 mol·L^(-1) KOH溶液为电解液,该FeOOH/MoSe_(y)@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能,析氢电流密度在10 mA·cm^(-2)时的过电位(η_(10))为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^(-2)时的过电位(η_(20))为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_(dl))值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_(y)@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原位制备的MoSe_(y)层和FeOOH微米绒球相结合,可提供丰富的催化活性中心、良好的导电性、离子传输以及稳定性。

可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应的铁离子源汇机制

构建了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁产生芬顿反应的体系,分析了苯醌类化合物对磷酸铁释放亚铁离子的影响,比较了苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应降解橙Ⅱ的效率,研究了橙Ⅱ降解过程中铁离子和亚铁离子之间的转化以及羟基自由基浓度的变化,讨论了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应铁离子的源汇机制.结果表明,可见光下苯醌类化合物诱导的磷酸铁是芬顿反应铁离子的间接铁源和直接铁汇.当可见光-磷酸铁-过氧化氢体系分别添加2-氯-1,4-苯醌、苯醌和对二甲基醌,溶液中亚铁离子浓度峰值(对应时间)从基础实验的0.86 mg·L^(-1)(120 min)分别提高到2.06 mg·L^(-1)(40 min)、1.61 mg·L^(-1)(40 min)和1.04 mg·L^(-1)(120 min);铁离子引发的芬顿反应能极大提高橙Ⅱ的脱色率和矿化率:反应60 min时,橙Ⅱ脱色率分别是99.5%、98.1%和77.7%;反应180 min时,橙Ⅱ矿化率分别为78.8%、77.6%和52.4%;反应结束时,总铁离子的浓度会大幅降低至0.2 mg·L^(-1)左右,能避免铁离子的二次污染.另外,可见光下苯醌诱导磷酸铁芬顿反应循环降解橙Ⅱ的结果表明,铁离子释放和回收过程具有较高的重现性;FT-IR和XPS图谱表明,磷酸铁在循环使用后具有较高的结构和化学重现性.本研究开发了磷酸铁用于有机废水处理高值化利用的途径,为废旧磷酸铁锂电池的资源化利用提供理论依据.

Fe^(3+)/Fe^(2+)活化亚硫酸盐降解水中双酚A的性能与机理

文章以典型新兴污染物双酚A(BPA)为研究对象,考察了自然复氧条件下各影响因素对Fe^(3+)/S(Ⅳ)和Fe^(2+)/S(Ⅳ)体系降解BPA的影响及二者的区别与联系,重点研究了Fe^(3+)/S(IV)体系中活性物种的贡献和变化.研究结果表明,Fe^(2+)/S(Ⅳ)和Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系均能在一定程度上降解BPA,Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系对降解环境要求严格,限于强酸性条件下有较好的降解效能,而Fe^(2+)/S(Ⅳ)体系降解BPA的有效pH可以拓宽至7.58,但是Fe^(2+)/S(Ⅳ)体系对溶解氧需求更高,且BPA的最佳降解率低于Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系.Fe^(2+)的浓度变化在Fe^(3+)/S(Ⅳ)和Fe^(2+)/S(Ⅳ)体系中具有指示作用,可用来预测自由基的生成情况及污染物的降解情况,通过对比二者体系中Fe^(2+)浓度变化和BPA降解趋势,确定了两个体系中BPA降解均与FeSO^(+)_(3)分解成SO^(-)(3)和Fe^(2+)这一关键步骤相关.此外,SO^(-)(3)和·OH被电磁自旋共振(ESR)检测到,并且通过抑制实验和ESR实验确定了由SO^(-)(3)衍生而来的SO^(-)(4)和·OH均是Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系中BPA降解的主要贡献者.除此之外,首次在Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系中发现高价态Fe(Ⅳ)的存在.最后根据LC/MS分析表明,Fe^(3+)/S(Ⅳ)体系中BPA降解途径主要包括苯环的羟基化和BPA分子C—C键的β断裂.

铁基类芬顿催化剂的改性及其应用研究进展

铁基化合物活性高、价格低廉、制备简单且稳定性好,芬顿氧化法可降解多种有毒有害的有机物、适用范围广、设备简单,两者联合组成的铁基类芬顿体系因pH适用范围更广泛、反应后溶铁量低、重复使用性能更好而成为热点话题和研究重点之一。该文综述了近年来铁基类芬顿催化剂的改性方法及其机理探究,探讨了其对印染废水、焦化废水、含酚废水、含抗生素废水、垃圾渗滤液等废水中难降解有机污染物的去除效能、降解机制以及降解过程中的影响因素(如p H值、催化剂投加量、过氧化氢投加量等),以期为其在废水处理的实际应用提供一定的理论基础。

遥感蚀变信息提取在金属矿产调查中的应用

遥感技术通过提取蚀变信息、判释和圈定遥感综合优选区,为地质矿产调查提供指导性依据。研究区内主要矿产类型有中低温热液型金矿、海相火山岩型铁矿、矽卡岩型铜钨矿等,围岩蚀变可作为找矿的间接标志。本文基于Landsat-8数据,利用主成分分析法提取出研究区羟基和铁染蚀变信息作为遥感找矿标志,结合地质情况综合分析,圈定了5处遥感综合优选区,在优选区内新发现矿化点1处、矿点1处。结果表明遥感蚀变信息提取可以为金属矿产调查提供有效的依据。

超声波/零价铁体系降解五氯酚的机理

在超声波/零价铁体系中,以五氯酚为目标污染物,分别对各种形态铁离子浓度和羟基自由基表观生成率进行了定量测定,探讨了超声波与零价铁的协同作用机理.结果表明,在超声波/零价铁体系降解五氯酚过程中,同时存在超声波的羟基自由基氧化作用和零价铁的还原作用,其中超声波的羟基自由基氧化作用占主导,零价铁大大地促进了该体系羟基自由基的生成.同时,采用气相色谱-质谱联用仪测定中间产物,并结合相关研究推测,超声波/零价铁降解五氯酚主要是通过羟基自由基的氧化脱氯、五氯酚氧自由基的自身耦合,以及零价铁的还原脱氯3种降解途径完成的.

活性炭载铁催化剂作用下几种典型芳烃一步氧化羟基化反应研究

Fe/activated carbon was found to be catalytically effective for the one-step hydroxylation of several typical substituted aromatic compounds under milder reaction conditions(303 K,atmospheric pressure). It was found that the ring oxidation is predominant for all the substrates studied and the selectivity to ring oxidation was much greater than those reported previously.A comparison of the conversions with that of benzene revealed that electron-donating substituents increase the conversions of the substrates,while electron-withdrawing substituents decrease the conversions.The formation of o-and p-hydroxylated products for electron-donating substituted aromatic compounds and o-,m-,p-hydroxylated products for electron-withdrawing substituted aromatic compounds revealed an electrophilc mechanism.The predominant selectivity to o-hydroxylated products for the aromatic compounds with substituents which could coordianated with Fe also shows a new mechanism.This coordianation was affected by the steric hindrance of the substituents.The latter mechanism was also confirmed by DFT method.

水合氧化铁催化臭氧氧化去除水中痕量硝基苯

以实验室制备的水合氧化铁 (IHO)为催化剂 ,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量难氧化有机物———硝基苯的效能 ,通过研究叔丁醇对催化反应的影响以及氧化物催化性能之间的对比 ,间接推断了催化反应的机理 .探讨了催化剂投量、水质因素和催化剂重复使用对催化氧化硝基苯的影响 .发现IHO对臭氧氧化水中的痕量硝基苯有明显的催化活性 ,在本实验条件下 ,以蒸馏水为本底 ,反应 2 0min时催化氧化硝基苯的去除率比单独臭氧氧化高出 4 4 8% .这种催化作用遵循羟基自由基的途径 ,氧化物羟基含量多对催化反应有利 .本实验条件下催化剂投量最佳为 1 0 0mg/L ,水溶液的 pH值接近氧化物零电荷pH值 (pHzpc)时催化作用最明显 ,水中重碳酸根浓度为 2 38mmol/L时催化作用受到显著抑制 .催化剂重复使用了 5次 ,其催化活性基本没有变化 。

羟基硅酸盐润滑油添加剂对45^#钢／球墨铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了45#钢/球墨铸铁摩擦副在650SN基础油和含羟基硅酸盐矿物复合微粉的650SN基础油(KF-1)润滑下的摩擦磨损性能.结果表明:在650SN基础油润滑下的摩擦系数和磨损率随试验时间增加变化较小;而在KF-1润滑下,试验初期的摩擦系数和磨损率比基础油润滑下的稍大,随着试验时间的延长,相应的摩擦系数和磨损率同基础油润滑下的相比明显降低.磨损表面显微硬度测试结果表明,在KF-1润滑下45#钢磨损表面形成了多孔摩擦改性层,硬度明显提高,因而摩擦磨损性能显著改善.

北沙参多糖铁配合物的制备、结构特征及生物活性

目的:制备北沙参多糖及其铁配合物,对其理化性质、结构特征和生物活性进行研究。方法:采用水提醇沉法制备北沙参多糖,经三氯化铁共热合成得到多糖铁配合物,利用紫外-可见光谱、红外光谱、高效阴离子交换色谱、透射电镜、差热-热重联用热分析仪等对多糖及其铁配合物的理化性质和结构特征进行测定,并考察其清除羟自由基和对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。结果:北沙参多糖的提取率为18.4%,是由葡萄糖和甘露糖组成,其物质的量比为1.00:4.25,制备得到的多糖铁配合物中铁离子质量分数为19.31%,是以聚合的β-FeOOH微核为核心,多糖在其表面配合形成的多糖铁(Fe^(3+))表面配合物。结果表明,北沙参多糖及其铁配合物均具有清除羟自由基和对α-葡萄糖苷酶的抑制作用,且经铁修饰后的多糖对羟自由基清除作用和对α-葡萄糖苷酶的抑制能力明显增强。结论:北沙参多糖经铁修饰后,对羟自由基清除作用和对α-葡萄糖苷酶的抑制能力均得到提高。

羟基铁对污水厂二级处理出水中低浓度磷的深度处理性能

以自行开发的羟基铁作为除磷吸附剂,针对低磷浓度水研究了羟基铁吸附法深度除磷的影响因素及吸附动力学,并对污水厂二级出水进行吸附除磷试验。结果表明:当水中磷酸盐的初始浓度为0.5 mg/L、羟基铁投加量为0.03 g/L、反应体系pH值为6.0、反应时间为30 min、体系温度为25℃时,羟基铁对磷酸盐的去除率为98.3%,剩余磷酸盐浓度为0.008 mg/L;在15～35℃的吸附等温线均能用Langmuir等温吸附模型描述,模型的R^2均达到0.99以上;伪二级动力学方程能够更好地拟合羟基铁对磷的吸附过程,R^2均达到0.999以上;2 mol/L的NaOH溶液对载磷羟基铁进行解吸,解吸率为97.3%,连续再生3次后的吸附量为初始吸附量的88.1%,再生效果明显;二级出水经羟基铁吸附深度除磷后,出水TP降至0.02 mg/L,可有效控制受纳水体的富营养化。

渗透胁迫下稻苗中铁催化的膜脂过氧化作用

在－０．７ＭＰａ渗透胁迫下，水稻幼苗体内和Ｈ２Ｏ２大量产生，Ｆｅ２＋积累，膜脂过氧化作用加剧。水稻幼苗体内Ｆｅ２＋含量与膜脂过氧化产物ＭＤＡ含量呈极显著的正相关。外源Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｈ２Ｏ２、Ｆｅ２＋＋Ｈ２Ｏ２、ＤＤＴＣ均能刺激膜脂过氧化作用，而铁离子的螯合剂ＤＴＰＡ则有缓解作用。ＯＨ的清除剂苯甲酸钠和甘露醇能明显地抑制渗透胁迫下Ｆｅ２＋催化的膜脂过氧化作用。这都表明渗透胁迫下水稻幼苗体内铁诱导的膜脂过氧化作用主要是由于其催化Ｆｅｎｔｏｎ型Ｈａｂｅｒ－Ｗｅｉｓｓ反应形成ＯＨ所致。

聚合氯化铝铁的形态分布研究

采用Al-Ferron逐时络合比色法对聚合氯化铝铁(PAFC)溶液的形态分布进行了考察。在羟铁比BFe>3,碱化度B<2.0的范围内,建立了PAFC形态分布的数学模型。研究结果表明,PAFC的形态分布主要取决于羟铁比。在一定的羟铁比值时,PAFC可划分为三种类型的形态。