羟胺增强钴离子催化活化过-硫酸盐降解有机污染物

采用盐酸羟胺(HA)加快钴离子的循环,提高其催化活化过一硫酸盐(PMS)的效果,高效去除和矿化有机污染物.以罗丹明B(RhB)为模型污染物,考察了HA、Co~(2+)、PMS浓度及溶液初始pH值对均相Co~(2+)/PMS体系降解RhB的影响.同时,以乙二胺四乙酸(EDTA)为探针,测试了不同HA下体系中的Co~(3+)的含量.结果表明:RhB的降解遵循准一级动力学过程,其降解速率随着Co~(2+)和PMS浓度增加而线性增大.在投加2μmol·L~(-1) Co~(2+)和0.4 mmol·L~(-1) PMS下,HA浓度为0.4 mmol·L~(-1)时,20μmol·L~(-1 )RhB可在10 min被完全降解.其一级降解速率常数为0.35 min~(-1),是不加HA时(0.16 min~(-1),Co~(2+)/PMS体系)降解速率常数的2.2倍. HA的加入将TOC去除率由17.8%提高到了38.6%.HA的加入还有效促进了Co~(3+)向Co~(2+)的还原循环,增加了活性Co~(2+)的含量,增强了其活化PMS产生自由基的能力.该HA增强Co~(2+)/PMS体系也可有效降解其它有机染料(如亚甲基蓝、甲基紫、橙黄II).说明盐酸羟胺的加入增强了Co~(2+)催化活化PMS降解有机染料.     

CoFe2O4/CoFe2S4活化PMS性能及机理

通过简单的两步水热法合成CoFe2 O4/CoFe2 S4复合物.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)物性表征表明,CoFe2O4/CoFe2 S4复合物由纳米片和纳米花颗粒混杂构成.与CoFe2 O4相比,原位硫化引入轻微缺陷可以增加活性位点,从而促进CoFe2 O4/CoFe2 S4复合物的氧化还原活性,赋予CoFe2 O4/CoFe2 S4催化过一硫酸盐(PMS)体系更优异的氧化降解能力.进一步的参数优化实验表明,CoFe2 O4/CoFe2 S4与PMS体系氧化降解黄连素的最佳条件为1 mg/L CoFe2 O4/CoFe2 S4、0.8 mmol/L PMS、温度40℃、pH 7.0,该条件下黄连素的降解率在60 min内可达98.4％.CoFe2 O4/CoFe2 S4循环使用3次后,黄连素降解率依然在90％ 以上.电子顺磁共振(EPR)研究表明,CoFe2 O4/CoFe2 S4与PMS体系产生的主要活性氧化物种为SO4-和HO.自由基抑制实验证明,SO4-是降解黄连素的主要活性物种.     

棉/ZIF-67衍生的复合材料用于处理含双酚A废水

以廉价的废弃棉(Cotton)为载体负载一种金属有机框架(MOFs)材料ZIF-67,通过高温煅烧制备出钴/棉碳(Cotton/ZIF-67-700)复合材料.采用X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等手段对材料进行表征.将Cotton/ZIF-67-700材料应用于催化活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的双酚A(BPA),评价其性能及各种影响因素.通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)波谱识别催化反应体系中产生的活性氧(ROS)物种并推测反应机理.结果表明：Cotton/ZIF-67-700对BPA具有优异的吸附性能，理论最大吸附量达到227.1 mg/g; Cotton/ZIF-67-700可在宽的pH范围(3～11)高效活化PMS降解BPA,且能循环使用多次；淬灭实验和EPR波谱分析证实，硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)和单线态氧(¹O₂)为主要ROS参与BPA的氧化降解.本研究提供了一种廉价和规模化制备MOFs衍生金属/碳复合材料的通用策略，展示出该复...     

Au/Cu_(1.94)S/ZnS纳米复合物的制备及其光催化性能研究

在油胺中合成Cu1.94S/ZnS,并将其分散到乙醇溶液中在磁力搅拌下与金纳米粒子复合,制备了Au/Cu1.94S/ZnS三元纳米复合物,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等分析测试手段对所得产物进行表征,考察了在可见光下Au/Cu1.94S/ZnS纳米复合物对染料RhB的光催化降解性质.结果显示:Au/Cu1.94S/ZnS纳米复合物具有优异的光降解性能.     

Bi3O4Br活化过硫酸单盐光催化降解有机污染物

采用水热法合成了二维Bi3O4Br纳米片,并将其用于活化过硫酸单盐(PMS)类芬顿催化降解有机污染物.结果表明,所得Bi3O4Br对盐酸四环素(TC)和罗丹明B(RhB)具有优越的降解活性,这主要归因于二维Bi3O4Br纳米片可高效活化PMS,并使Bi3O4Br的光生载流子(e?/h+)有效分离.原位ESR测试结果表明...     

水滑石基复合催化剂的限域热转化合成及高效降解四环素性能研究

以CuMgAl-LDHs水滑石为限域模板插层木质素磺酸钠(LS),通过限域热转化法成功合成了一种新型复合催化剂,用于活化过硫酸盐(PMS)高效降解四环素(TC).通过XRD、FTIR、SEM、Raman等表征方法分析了复合催化剂的结构、形貌和降解性能,并阐述了PMS浓度、催化剂用量、初始pH等参数对TC降解性能的影响以及TC的降解机理.结果表明:该催化剂可以有效地降解TC,15 min内对TC的降解效率可达到97.3％;合成的催化剂具有良好的稳定性和降解性能,3次循环后的TC去除率在15 min内高于90％.自由基猝灭实验表明,复合催化剂体系中硫酸根自由基是反应体系的主要活性物质.     

UV辅助CNT-TiO2活化过硫酸氢盐降解苯酚

通过湿浸渍法制备得到非均相催化剂碳纳米管-二氧化钛(CNT-TiO_2),构建了紫外光(UV)辅助下的CNT-TiO_2催化活化过硫酸氢盐(PMS)体系.利用X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对催化剂进行表征,结果表明复合催化剂中TiO_2属于光催化活性较优的锐钛矿晶型,对紫外光(λ380 nm)有明显吸收.以苯酚作为目标污染物考察该体系的降解性能,结果表明,浓度为10 mg/L的苯酚60 min时降解率可达90%,对应一级动力学常数为0.034 min~(-1).对复合催化剂中的CNT掺杂量进行优化,结果表明,当CNT质量分数为1.0%时,对应UV/PMS/CNT-TiO_2体系降解苯酚效果最优.在反应中,光催化TiO_2产生光生电子,电子通过CNT的传递,可增强PMS的活化,进而提高该体系对苯酚的降解能力.     

镍铁氧体催化过硫酸氢钾对奥卡西平的降解研究

研究了通过水热合成法制备的镍铁氧体(NiFe_2O_4),催化过硫酸氢钾(PMS)产生自由基,在常温常压下降解奥卡西平(OXC).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)及磁滞回线对镍铁氧体催化剂进行了表征;探究了PMS投加量、NiFe_2O_4投加量以及初始pH对OXC降解效率的影响,结果显示提高PMS和NiFe_2O_4的投量以及偏中性的初始pH均有利于OXC的降解.通过投加不同种类的猝灭剂(甲醇和叔丁醇),证实了OH·和SO_4~-·对OXC的降解起着重要作用,且SO_4~-·的作用更显著.此外,进一步的试验发现NiFe_2O_4具有较好的稳定性和重复利用性:经6次重复使用后,NiFe_2O_4对OXC的降解效率仍可以维持在88%左右;并且,PMS/NiFe_2O_4对滤后水和原水中的OXC也能进行高效催化去除.这些试验结果表明PMS/NiFe_2O_4催化氧化体系对OXC等PPCPs的降解具有良好的应用前景.     

硫掺杂铁酸钴活化过一硫酸盐降解双酚A的性能研究

为加速过渡金属活化过一硫酸盐(PMS)中活性位点的再生,采用硫掺杂对CoFe2 O4进行了改性,以加快Co和Fe在PMS催化活化中的循环再生.采用水热法制备了催化剂硫掺杂CoFe2 O4(记为CoFe2 Sx)和未掺杂CoFe2 O4.表征结果表明:硫被成功掺入了CoFe2 O4晶体中,硫在催化剂表面主要以S2-、S2...     

ZIF-67的制备及其活化过一硫酸盐降解左氧氟沙星

室温条件下制备了金属钴有机骨架材料ZIF-67，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱和傅里叶变换红外光谱进行表征。将ZIF-67用于活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)去除水溶液中左氧氟沙星(levofloxacin,LEV)，研究了不同的LEV初始浓度、催化剂剂量、PMS浓度以及初始pH值对去除LEV的影响。结果表明：ZIF-67能有效活化PMS降解水体中有机污染物LEV，在中性pH条件下，30 min内PMS/ZIF-67体系可降解92.0%的LEV。自由基淬灭实验和电子顺磁共振波谱实验表明，该体系中起决定性作用的活性氧物质为¹O₂。另外，水基质中Cl^-和CO₃^2-对该体系中LEV的降解有较强的抑制作用，而NO₃^-、HPO₄^2-以及腐殖酸对LEV的降解没有影响。研究表明MOF材料作为PMS催化剂在水的深度处理中具有潜在的应用前景。     

新型氯离子活化过氧单硫酸盐的非自由基系统去除水中扑热息痛的研究

提出了基于过氧单硫酸盐(PMS)的非自由基氧化法降解水中典型药物污染:利用常见的氯离子(Cl-)活化PMS降解水中典型药物扑热息痛,并同传统次氯酸钠氧化降解扑热息痛系统进行比对.对比研究了两系统中氧化剂投量、底物浓度和pH值对扑热息痛去除的影响.实验结果表明PMS/Cl-系统对扑热息痛的去除符合典型零级反应动力学模型,而NaClO系统对扑热息痛的去除符合拟一级动力学模型.当扑热息痛初始浓度为10mg/L时,0.4mM PMS和50mM Cl-在120min内对其去除率最大可达76.7%.结果表明在PMS/Cl-和NaClO系统中,提高氧化剂浓度、降低底物浓度、降低系统pH值均利于目标物的去除.PMS/Cl-和NaClO系统均以HClO为主要活性因子降解污染物,但是PMS/Cl-系统中活性因子的产生更为缓慢,今后可考虑在基于PMS的高级氧化系统中投加氯离子以实现消除残余氧化剂并保证系统的持续消毒能力.     

过渡金属离子协同紫外活化过硫酸盐

为研究不同过渡金属离子协同紫外(UV)活化过一硫酸盐(PMS)的能力,以Co~(2+)为基准进行Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)协同紫外活化PMS的对比实验。结果显示:Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)与单独紫外和单独PMS联合均不能有效降解目标物;与Co~(2+)/PMS/UV体系相比,Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)协同紫外活化PMS的能力高于Co~(2+),其中Cu~(2+)、Mn~(2+)和Fe~(3+)的协同能力高于Ni~(2+)和Zn~(2+);投加叔丁醇(TBA)和乙醇(EA)的实验发现,Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中的主要氧化物是硫酸根自由基(SO_4~-·)和少量的羟基自由基(HO·)。Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中AO7的降解过程均符合假一级动力学。紫外可见光谱图分析结果表明,Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中AO7均被有效降解。M/PMS/UV对于染料类物质具有广泛的应用范围。     

Fe3O4/Bi-BiOBr复合纳米粉体处理罗丹明B废水的光催化性能

采用水热法制备了Fe₃O₄纳米粉体,并与Bi-BiOBr纳米材料进行了复合,成功的得到了Fe₃O₄/Bi-BiOBr复合纳米粉体。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等仪器对样品进行了表征。结果表明,Fe₃O₄/Bi-BiOBr复合纳米材料被成功合成;在复合材料活化PMS去除罗丹明B (RhB)的降解试验中,考察了Fe和Bi的原子质量比(m(Fe):m(Bi))、催化剂质量浓度、PMS质量浓度等因素对光催化性能的影响。结果表明,光反应80 min后,降解率均达到95%以上;经过5次循环试验后,降解率仍能达到92.12%,具有良好的稳定性;催化过程中·OH为主要活性物种,其次为SO^-₄·和h⁺。     

基于硫酸根自由基的高级氧化技术原位再生活性炭

以吸附处理染料生化废水的饱和活性炭为研究对象,采用活化过硫酸氢钾(PMS)和过硫酸钠(SPS)的方法再生活性炭.分别考察了活化方式、氧化剂用量、pH值、再生时间、温度对再生活性炭吸附效果的影响,以再生前后活性炭吸附对废水COD,TOC和UV254值降低率的比值来计算再生效率.结果表明,热活化与其他活化方法相比,再生效果更好;当氧化剂质量分数为100%、活化温度为100℃、再生时间为60min时,活性炭经活化PMS和SPS再生后的再生效率(以COD值降低率计算)分别为53.90%和55.98%.表面基团测定、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分析表明,再生活性炭与原活性炭性质相近,恢复程度较高,与吸附试验结果对应.     

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

以铜基MOF (HKUST-1, [Cu₃(BTC)₂], BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板, 利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此 NPC@Cu为催化剂, 活化过一硫酸氢钾(PMS), 在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征, 并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明, 在催化剂用量为0.1 g/L, PMS浓度为2.00 mmol/L, pH值为7的条件下, 反应进行45分钟后, 浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到 100%。通过自由基捕捉实验, 证明体系中存在SO₄^–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。     

垃圾渗滤液MBR出水的单独过硫酸盐体系深度处理技术

研究了过硫酸盐(PMS)体系对垃圾渗滤液MBR出水中污染物(COD、NH⁺₄-N等)的处理效能及机理,同时对该处理体系的生物毒性变化和经济性进行了分析.结果表明,单独PMS能够有效氧化垃圾渗滤液MBR出水中的主要污染物,其中COD的去除效能随PMS投量的增加而提高,并在PMS投量为20.36 g/L时达到最高78.3%的去除率;在氧化剂投量为5.09 g/L条件下,降解了97.2%的NH⁺₄-N,同时脱除了97.6%的色度. PMS体系会优先去除MBR出水中的小分子有机物,腐殖酸和富里酸也几乎被完全去除(>99%).该体系中,对NH⁺₄-N和色度降解起主要贡献的是HClO和ClO^-,对有机物去除起主要贡献的组分则是未活化的PMS.若以去除90%的COD为目标,则PMS最佳投量为1.018 g/L,对应的最小成本为3 835元/t.经PMS体系处理后的MBR出水生物毒性大幅增加,应着重考虑如何降低出水的环境影响.     

多掺杂生物炭活化过一硫酸盐降解酸性橙G

文章以酵母细胞为模板,通过一锅法成功制备多杂原子(氮、磷、硫)掺杂的多孔碳微球(multi-heteroatoms (nitrogen, phosphorus, and sulfur) doped porous carbon microspheres, MHPCS),并将其用于活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)降解酸性橙G(orange G,OG)。实验结果表明,MHPCS₈₀₀(在800℃下热解)+PMS体系在30 min内对OG的去除率可以达到100%。猝灭实验、电子自旋共振(electron spin resonance, ESR)实验、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和电化学表征结果表明：MHPCS₈₀₀+PMS体系中的主要活性物质是表面络合物;实际废水中常见的阴离子SO₄^2-(浓度为78 mmol/L)对MHPCS₈₀₀+PMS体系去除OG几乎没有影响,而相同浓...     

六棱柱状Au-ZnO的一步合成及其光催化性能

采用一步法制备结构均一的六棱柱状Au-ZnO复合纳米材料,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对其结构和形貌进行表征.结果表明,改变HAuCl4的用量能够很好地调控所合成的纳米复合物的形貌.在此基础上,研究了Au-ZnO纳米颗粒的光催化性能,当Au含量为2.65%时,所合成纳米复合物对罗丹明B染料的光降解能力最佳,降解率达到99.6%.     

水热合成温度对Ag_3PO_4形貌及光催化降解染料的影响

在水热反应体系中的不同温度下合成可见光催化剂Ag_3PO_4,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Fourier变换红外光谱(FT-IR)对其进行表征,进行光降解实验.结果表明:随着水热反应温度的升高,Ag_3PO_4的粒径逐渐增大,形貌趋于规则;当温度为110℃时,光催化剂Ag_3PO_4表面出现少量Ag_3PO_4基元,随着温度的升高,表面基元增多;Ag_3PO_4降解阳离子染料——罗丹明B(RhB)高于降解阴离子染料——甲基橙(MO)的效率;合成的180-APO在光照20min时降解率最大,MO和RhB的降解率分别达96.45%和99.73%;空穴正离子h+与超氧基负离子·O-2为催化体系中的主要活性基团.     

复合物的 制备及苋菜红降解性能的研究

本文利用超声分散和溶液沸腾法制备TiO2,CeO2/TiO2和Fe2O3/TiO2复合物,在可见光的照射下,考察了苋菜红降解的效果,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对合成的光催化剂进行了表征. 另外,研究了TiO2,CeO2/TiO2和Fe2O3/TiO2复合物的用量、可见光照射时间、处理温度和处理时间等因素对苋菜红降解率的影响.结果表明,CeO2/TiO2复合物对降解染料表现出了更好的光催化活性.