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...     

ZIF-67@NaBiO3复合催化剂活化过硫酸盐降解罗丹明B

通过离子交换法将类沸石咪唑骨架材料（ZIF-67）负载在NaBiO3上，成功制备了ZIF-67@NaBiO3复合催化剂并用于活化过硫酸盐（Peroxymonosulfate，PMS）. 通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对复合催化剂的结构、形貌和元素价态进行表征，发现ZIF-67被成功负载到了NaBiO3上. 以罗丹明B（Rhodamine B，RhB）为目标污染物，研究ZIF-67@NaBiO3活化PMS降解RhB体系中催化剂投加量、pH、过硫酸盐浓度、温度等因素对降解RhB的影响. 结果表明，当温度为20 ℃，pH=7，RhB、PMS、ZIF-67@NaBiO3的质量浓度分别为80 mg/L、600 mg/L、100 mg/L，反应30 min后，RhB的降解率大约为98％. 并且在循环4次后，RhB 30 min的降解率仍然保持在98%左右，显示该材料优越的稳定性. 淬灭实验表明，中性条件下反应过程中主要活性物质是、·OH. 由于引进了NaBiO3，反应后的材料极易分离，可供重复利用，进一步解决了有机金属框架材料回收难的问题并拓展了其在工业上的应用范围.     

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。     

四氧化三钴活化过一硫酸盐降解布洛芬的研究

采用水热-高温煅烧法合成四氧化三钴,用于活化过一硫酸盐(PMS)以去除水中的布洛芬(IBU)。探讨四氧化三钴投加量、PMS浓度、初始pH和IBU质量浓度对IBU降解的影响。IBU的降解遵循一级反应动力学。当IBU质量浓度为30 mg·L^-1,Co₃O₄投加量为0.15 g·L^-1,PMS投加量2.5 mM,pH为7时,反应90 min后,IBU的降解率可达到99.9%,准一级反应速率常数为0.06 min^-1。结果表明,Co₃O₄/PMS体系可以高效降解水体中的IBU,应用前景良好。     

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...     

碳酸盐体系中砷酸复盐选择性沉砷研究

针对碳酸盐体系下常规金属砷酸盐沉淀法无法高效选择性除砷这一难题,提出通过砷酸复盐选择性沉淀实现砷酸盐与碳酸盐选择性分离的方案。基于25℃时Mg²⁺-NH₄⁺-AsO₄^3--CO₃^2--OH^--H₂O体系的热力学平衡图,研究通过砷酸复盐(MgNH₄AsO₄)沉淀实现砷酸盐和碳酸盐选择性分离的理论基础,并结合具体砷酸复盐沉砷实验,分析体系中CO₃^2-,Mg²⁺和NH₄⁺初始质量浓度对最终除砷效率及砷渣品位的影响。研究结果表明：增大CO₃^2-质量浓度会降低砷酸复盐除砷率和砷渣品位,增加Mg²⁺初始质量浓度虽可提高除砷率,但会增加砷渣中MgCO₃的摩尔分数,进而...     

二氧化碳阴离子自由基在水处理中的应用

高级还原技术作为近年来新兴的水处理技术之一，主要通过外加能量激活常规的还原剂而产生强还原性自由基和水合电子，还原去除水中有机污染物、重金属离子、硝酸盐等毒性污染物．二氧化碳阴离子自由基(CO₂^·-)作为一种还原性自由基，具有极强的还原性，能快速与水中多种污染物反应，在水处理中具有研究、开发和推广应用价值．结合国内外文献，介绍CO₂^·-的结构、理化性质和产生途径，以及其在去除水中有机氯、硝酸盐及重金属等污染物方面的应用，并详细论述影响降解效果的因素和降解机制．最后，对CO₂^·-的未来研究方向和应用前景进行展望．     

Ag掺杂Co3O4催化活化过硫酸盐降解双酚A研究

考察了 Ag-Co₃O₄复合材料催化活化过硫酸盐降解双酚 A 的效能与机制。研究发现银离子的质量分数为 2.5%、水热反应时间为 8 h 和水热反应温度为 180℃时的催化剂(Ag-Co₃O₄)活化过硫酸盐对双酚 A 的降解效率最佳。研究了水环境共存阴离子(Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-和 SO₄^2-)对双酚 A 降解效果的影响。通过实际水环境的模拟实验和稳定性实验发现，催化剂在过硫酸盐体系下对含双酚 A 的水体表现出较强的降解效能与更稳定的特性。在猝灭实验中，在过硫酸盐体系下，该催化剂降解双酚 A 的活性氧化物种类型为羟基自由基、硫酸根自由基、超氧自由基和单线态氧。     

WO42-插层的Zn-Al层状双氢氧化物对水性涂料防腐性能的提升

利用离子交换法制备了WO₄^2-插层的Zn-Al层状双金属氢氧化物（LDH-WO₄^2-）,并将其添加到水性环氧树脂中以改善水性涂料的屏蔽性能与耐腐蚀性能。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LDH-WO₄^2-进行了表征,结果表明成功制得结构完整、尺寸均一的LDH-WO₄^2-。使用盐雾试验和浸泡试验研究了添加不同浓度LDH-WO₄^2-的水性涂料的耐腐蚀性能。结果表明,在水性涂料中添加适量的LDH-WO₄^2-可以有效提高水性涂层的屏蔽性能与耐腐蚀性能,当LDH-WO₄^2-的添加浓度为3%（LDH-WO₄^2-占水性环氧树脂的质量分数）时,水性涂层的防护性能最好。     

可见光催化降解水中邻苯二甲酸二丁酯

合成了复合材料g-C₃N₄/Bi₄O₅I₂,并进行了表征分析,以其为催化剂,研究了可见光照射下,水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)光催化降解的影响因素:催化剂投加量、溶液初始浓度、pH及水中常见阴离子Cl^-、NO^-₃和SO^2-₄等,并通过对降解产物的分析,提出了可能的降解机理. 结果表明:g-C₃N₄/Bi₄O₅I₂的最佳投加量为0.6 g/L;在研究范围内初始浓度越高,降解率越低;当溶液为中性时,对水中DBP的光催化降解效果最好;Cl^-、NO^-₃和SO^2-₄都对光催化降解产生了一定的抑制作用. 通过对反应后降解产物的分析,推测DBP是在活性物质的攻击下,侧链先发生断裂,再继续降解为小分子物质. 研究结果对水环境中邻苯二甲酸酯类的去除具有重要的实际意义和参考价值.     

硫代硫酸钠辅助磷掺杂生物炭活化过硫酸盐降解扑热息痛

近年来，个人药品和护理品等新兴污染物的去除技术备受关注.本研究选用硫代硫酸钠(TS)辅助磷掺杂生物炭活化过硫酸盐(PS)技术实现了常用解热镇痛药扑热息痛(PAT)的快速去除.结果表明，磷掺杂生物炭不能有效活化过硫酸盐，但TS的加入显著提高了PAT的去除效率，PS、TS和磷掺杂生物炭之间存在显著的协同效应.磷源对生物炭的效能存在显著影响，与磷酸氢二铵相比，磷酸氢二钠改性生物炭表现出更好的活化PS作用.在一定氯离子浓度(0～10 mmol·L^-1)和pH(4.0～10.0)范围内，PAT的降解去除率均达到80%以上.淬灭实验、电子顺磁共振(EPR)测定和离子分析表明，体系中自由基(SO₄^·-和·OH)和单线态氧均不是主要的活性物种，电子转移等非自由基路径可能是导致PAT降解的原因.这种新体系的发现为PAT的降解及高级氧化技术的发展提供了新思路.     

改性赤泥负载氧化钴催化剂活化过一硫酸盐降解罗丹明B

赤泥是制铝工业排放的强碱性固体废弃物,利用改性赤泥制备类芬顿催化剂可以实现赤泥资源化利用。以酸化改性赤泥为载体,采用浸渍法制备了负载氧化钴催化剂。以罗丹明B为目标物,研究了酸化改性赤泥负载氧化钴催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）处理罗丹明B的性能,考察了催化剂用量、PMS浓度、罗丹明B初始浓度以及反应温度的影响。结果表明,在催化剂用量为0.05 g/L、PMS浓度为0.1 mmol/L、溶液初始pH为4.8、反应温度为65 ℃、罗丹明B质量浓度为10 mg/L、反应时间为50 min的条件下,罗丹明B的去除率达到95.9%。淬灭实验结果表明,反应体系中同时存在SO₄^-· 、·OH和单线态氧¹O₂,其中¹O₂的氧化反应起主导作用。4次循环实验后罗丹明B的去除率仍能维持在80.0%以上。     

无机离子对Fe(III)体系光降解罗丹明B的影响

进行了光/Fe(III)体系降解染料罗丹明B水溶液的研究,考察了无机阴离子(Cl^-、HCO^-₃和SO^2-₄)对罗丹明B光降解的影响。结果表明,当Fe(III)的初始浓度为0.5 mmol·L^-1,溶液的初始pH=3.6,经氙灯(λ>290 nm)照射60 min后,罗丹明B(5 mg·L^-1)去除率达到91%,而反应105 min时去除率几乎达到100%。Cl^-的存在对罗丹明B的降解具有抑制作用,并且浓度越高抑制作用越明显;SO^2-₄的存在也会降低罗丹明B的去除效率;而HCO^-₃的存在对罗丹明B的去除率影响不大,且具有一定的促进作用。     

矿井水在循环冷却系统中的结垢规律

针对火力发电循环冷却水系统以矿井水为补充水引起的结垢问题,进行了结垢规律实验。以挂片沉积法模拟循环冷却水系统换热表面的结垢过程,采用重量法对所得的结垢产物进行分析,系统地考察了模拟矿井水中无机离子、温度、pH以及接触时间对结垢的影响,揭示了循环冷却水系统换热表面的结垢原理。实验结果表明：Ca²⁺、HCO₃^-、Mg²⁺、SO₄^2-的浓度增大对结垢量的增多有显著影响。同时,随着温度的上升、pH的提高、接触时间的增长,结垢量都有不同程度的增加。SO₄^2-浓度的增大会导致硬垢量增多。同时发现,SO₄^2-含量较低时,虽然Ca²⁺、Mg²⁺浓度增大,但生成的硬垢量也减少。SO₄^2-含量是形成硬垢的主要因素。该实验为进一步防止结垢,有针对性地进行水质处理奠定了基础。     

光辅助磁性Co3Mn-LDHs/rGO活化过硫酸盐降解水中的磺胺嘧啶

针对抗生素磺胺嘧啶(SDZ)导致水体污染的问题,采用水热法制备以石墨烯(rGO)为基底的三维层状兼光催化与过硫酸盐活化功能的Co₃Mn-LDHs/rGO双效催化剂,构建可见光/过硫酸盐耦合降解体系(Vis-PMS),降解水中的SDZ.实验结果表明：Co₃Mn-LDHs成功负载在rGO上,且Co₃Mn-LDHs的依附阻止了rGO片的堆叠;Co₃Mn-LDHs/rGO质量浓度为20 mg/L,过硫酸盐(PMS)质量浓度为200 mg/L,初始pH=7为可见光耦合非均相活化PMS体系降解SDZ的最佳条件,经60 min反应后,SDZ的去除率达87.58%;在10次循环实验后,Co₃Mn-LDHs/rGO仍对SDZ有较高的去除率,可重复利用率较好;该体系中起主要作用的自由基为硫酸根自由基(SO■)、羟基自由基(·OH)和单线态氧(¹O₂).     

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.     

生物模板辅助水热合成介孔氧化镁及其除氟性能

针对水中氟离子污染问题,提出利用生物模板辅助水热合成介孔氧化镁脱氟材料。以香蒲绒为生物模板,MgCl₂为镁源,尿素为沉淀剂,通过水热-煅烧后,得到介孔氧化镁脱氟材料。对材料进行SEM、BET、XRD、FT-IR等表征,考察吸附剂用量、溶液pH值、共存阴离子等因素对脱氟效果的影响。结果表明,当氟离子浓度为50 mg/L时,在吸附剂用量为1.2 g/L、反应时间为90 min、pH=2～11、25℃条件下,脱氟效果均能达到98%以上,受共存离子Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、HCO₃^-、CO₃^2-影响不大,受PO₄^3-影响较大。吸附过程符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学,饱和吸附量为109.82 mg/g,属于单分子层的放热过程。经5次循环吸附实验后,氟离子的去除率降至55.65%。     

复合催化剂SO42--H3PW12O40/TiO2(P123)的制备及其光催化降解二硝基甲苯

 采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了系列介孔复合光催化剂SO₄^2--H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂ （P123）,并对其进行了表征和分析。N₂吸附表面分析及扫描电镜（SEM）图片显示,复合催化剂的粒径明显减小,比表面积高达211m²/g,是TiO₂的5 倍。紫外漫反射吸收光谱（UV-Vis）显示,与TiO₂相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增强。运用L₁₆（4⁵）的正交实验设计探讨了H₃PW₁₂O₄₀负载量、模板剂P123 的添加量、溶液初始pH 值、催化剂加入量以及H₂SO₄浓度5 个因素对二硝基甲苯（DNT）降解性能的影响,并对正交实验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明,该降解过程符合L-H 表观一级反应动力学,在催化剂用量为1.2g/L、H₃PW₁₂O₄₀负载量为20%、模板剂P123 的加入量为2g、溶液初始pH 为2、H₂SO₄的浓度为1mol/L 条件下,经氙灯光源辐照4h 后,DNT 的降解率达到98.7%,DNT 降解的半衰期为0.7162h,取得了良好的光催化效果。     

镍钴双金属氧化物催化过硫酸氢钾效能和机理

为了探究双金属催化剂对PMS(过硫酸氢钾)强氧化活性的活化效果,以酸性橙7(AO7)为目标污染物,采用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备Co-NiO_x(镍钴双金属氧化物)催化剂,考察了镍钴催化剂的活性以及催化PMS降解AO7的影响因素;并对其反应机理进行了探究。结果表明,Co-NiO_x催化PMS氧化AO7的效果明显优于单金属催化,以及单独氧化。随着催化剂投量的增加,AO7降解率明显增大;AO7的降解率随着PMS初始浓度的增加而增大,且150μmol/L为最佳投量。当AO7初始浓度从32μmol/L逐渐升至96μmol/L,在反应20 min时AO7降解率由92.5%降至67.07%;初始pH在4左右时AO7有最大降解率95.02%。添加乙醇(EA)和叔丁醇(TBA)的自由基抑制剂试验结果表明,氧化体系中起主要氧化作用的是SO_4~-·(硫酸根自由基)。XPS结果显示,Co-NiO_x催化剂中Co、Ni主要以Co~(2+)、Ni~(2+)的形式存在,O主要以表面羟基氧、吸附氧和水的形式存在。研究表明,Co-NiO_x催化剂具有良好的催化性能,能够有效活化PMS产生SO_4~-·和·OH,进而实现对水体污染物的降解。     

火山渣吸附低温水体中SO2-4的效果

以火山渣为吸附材料, 研究其对低温水体中SO^2-₄的吸附效果及影响因素. 实验结果表明： 火山渣对SO^2-₄具有较好的吸附效果; 当SO^2-₄初始质量浓度为100~ 1 000 mg/L时, 吸附量随初始质量浓度的增加而增大; 当ρ（SO^2-₄）=1 000 mg/L时, 火山渣最大吸附量为6.24 mg/g, 平衡时间最短, 为4 h; 吸附过程的最佳pH=7; Ca²⁺,Mg²⁺对火山渣吸附SO^2-₄有一定促进作用, 而Cl^-与NO^-₃具有抑制作用.