水热法制备纳米CuFe_2O_4/Ac及其微波高效降解罗丹明B

在Na OH溶液中,以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Cu(NO_3)_2·3H_2O为前驱体,采用水热法制备了负载型的纳米Cu Fe_2O_4/Ac,采用XRD和TEM对所得样品的结构和形貌进行了表征.分别考察了催化剂类型、用量,微波辐射时间、微波辐射功率对Rh B降解效果的影响.结果表明:Cu Fe_2O_4/Ac纳米颗粒能够有效促进罗丹明B(Rh B)的微波降解,对于38.3 mg/L的Rh B,微波辐射时间1 min,微波功率400 W,催化剂Cu Fe_2O_4/Ac用量为0.5 g时,罗丹明B的降解率可达到99%,TOC去除率为89%.     

Fe_3O_4@NiSiO_3催化剂制备及其催化芬顿氧化降解染料性能

通过溶剂热法和溶胶凝胶法制备Fe_3O_4@NiSiO_3纳米催化剂,并利用TEM、XRD、VSM、BET进行表征。构建非均相芬顿氧化体系,由单因素实验得出最佳降解条件为,pH为5.5、催化剂投加量为1.00 g·L~(-1)、H_2O_2投加量为2.5%时,罗丹明B的降解率达95%以上。利用磁性分离催化剂并重复利用5次,罗丹明B降解率无明显降低,证明Fe_3O_4@NiSiO_3纳米催化剂重复利用性能良好。同时,考察了该催化剂对其他4种染料:酸性大红3R、孔雀石绿、甲基橙、亚甲基蓝的催化芬顿氧化降解性能。结果表明,孔雀石绿、罗丹明B、亚甲基蓝的降解率均达95%,但偶氮类染料降解率较低。通过对比实验进一步研究表明,Ni元素对芬顿反应起促进作用。     

蛭石类芬顿降解偶氮活性黄X-R染料的研究

用蛭石和H_2O_2形成的类芬顿体系处理活性黄X-R染料,研究蛭石类芬顿催化剂降解活性黄X-R的特性,使用激光粒度仪对粉碎后的蛭石进行粒径分析,考察了蛭石粒径及用量、H_2O_2用量、反应pH、反应液初始质量浓度对活性黄X-R降解率的影响.结果表明:最佳条件为粉碎时间20 min(对应平均粒径为7.5μm)、蛭石投加量为1.0 g/L、pH=3、H_2O_2用量2.94 mmol/L,此条件反应180 min后,对50～300 mg/L的活性黄X-R降解率均能达到95%以上.还原剂盐酸羟胺的加入能够加快反应速率,拓宽类芬顿反应的pH范围;而外加紫外光源(25 W)也能够加快蛭石类芬顿体系对活性黄X-R的降解速率,反应20 min降解率便可达到95.7%.     

Co~(2+)催化超声/H_2O_2降解环丙沙星

论文研究过渡金属离子Co~(2+)对超声/H_2O_2(US/H_2O_2)降解环丙沙星的催化效果,考察了Co~(2+)、H_2O_2添加浓度、反应温度及初始pH值等主要因素的影响。结果表明,Co~(2+)能够有效催化超声/H_2O_2体系降解环丙沙星,降解过程符合假一级反应动力学。H_2O_2浓度在4.0~32.0mmol/L,Co~(2+)浓度在25.8~96.8mmol/L范围,环丙沙星的降解率随H_2O_2和Co~(2+)添加浓度的增加而升高;温度对环丙沙星的降解影响较大,15℃~45℃范围,降解率随温度的升高而升高;初始pH值为3.0时环丙沙星的降解率最高。异丙醇的抑制实验表明,Co~(2+)增强环丙沙星超声降解主要在于·OH的氧化作用。HPLC谱图表明,环丙沙星在Co~(2+)/US/H_2O_2降解体系中主要生成三种产物,推断其通过两种途径进行降解。     

一种新型的催化反应及其机理

通过对金属冠醚[Fe_6~Ⅲ(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4]和[Fe_6(C_(12)H_8N_2O_5Cl)_6(H_2O)_4(CH_3OH)_2]反应体系的分析,认为水杨酸基双酰肼羧酸的酯化是一种新型的由金属冠醚自身进行的内部酯化反应,并将这种酯化反应定义为内部自催化反应.对于18-MC-6金属冠醚[Fe_6(C_(12)H_9N_2O_5)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],在其内部自催化反应中,反应物为[Fe_6(C_(10)H_6N_2O_3-COOH)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4],其中主要配体(Z)-H_4shcpa具有羧酸基团(—COOH).作为酯化反应的功能基团—COOH,通过与铁离子的配位,再与具有活性的配位甲醇结合,生成酯化合物(Z)—H_3mshcp,最终得到内部自催化反应产物[Fe_6~Ⅲ(C_(10)H_6N_2O_3—COOCH_3)_6(H_2O)_2(CH_3OH)_4].其中,内部自催化反应的催化中心应是铁离子.     

β-FeOOH/盐酸羟胺/H_2O_2非均相Fenton降解酸性橙Ⅱ

利用水热法合成棒状β-FeOOH,研究了在β-FeOOH/H_2O_2组成的非均相Fenton体系中加入低浓度的盐酸羟胺(HH)对酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的去除效果,同时考察了pH值、H_2O_2浓度、HH浓度对其去除率的影响.结果表明:反应体系pH值、H_2O_2浓度、HH浓度对AOⅡ去除效果有较大影响,当反应体系pH值为3.0、c(H_2O_2)和c(HH)分别为2.5,0.5 mmol·L~(-1)时,β-FeOOH对AOⅡ的去除率较高,达到97.82%.该体系由均相和非均相Fenton反应体系共同组成,自由基捕获实验结果表明该体系的活性物为·OH.洗脱实验证明吸附阶段去除的AOII在催化阶段被降解.经4次循环使用之后β-FeOOH仍有较高的催化活性.     

微波水热法降解壳聚糖的研究

在H_2O_2和α-淀粉酶存在的条件下,使用微波水热法,在低浓度醋酸溶液中快速降解壳聚糖。研究了醋酸浓度、H_2O_2和α-淀粉酶用量以及微波水热时间对壳聚糖降解的影响,并利用FTIR对降解的壳聚糖进行了分析。结果显示,在V(H_2O_2):m(壳聚糖)=2mL/g,m(壳聚糖):m(α-淀粉酶)=3的条件下,40℃微波水热反应40min,即可使壳聚糖粘均分子量下降99.8%以上,而用普通水热法达到相同分子量则需约9h,微波水热法大大提高了降解壳聚糖的效率,同时不破坏壳聚糖本身的结构,是一种高效环保的壳聚糖降解方法。     

磷—钒—钼杂多酸的降解过程及其降解产物的合成

研究了H_mPV_nMo_(12-n)(n=0～2)的降解过程,结果表明:随钒取代数n的增大,其降解产物愈趋稳定。对于钒取代数小的杂多酸。在降解过程中会自动转化成更稳定的钒取代数较大的降解产物。合成了H_5PV_2Mo_(10)O_(40)的降解产物(NH_4)_7H_2PV_2Mo_9O_(39)·15H_2O。利用紫外、红外、热重—差热、x射线粉末衍射等对所合成的产物进行了初步研究。     

3D Keggin型杂多蓝光催化降解罗丹明B的研究

在紫外光条件下,研究了水热合成的四电子还原的3D杂多蓝Ba_4[SiW_4~ⅤW_8~ⅥO_(40)]·H_2O催化降解罗丹明B的行为.考察了染料浓度、反应体系的pH值及催化剂用量对罗丹明B降解效果的影响.实验结果表明,当罗丹明B浓度为1×10-5 mol/L、溶液的初始pH值为2.48、催化剂用量为0.075 6g/L、过氧化氢的用量为2×10~(-3)mol/L、光源为500 W高压汞灯时,能够获得最佳的降解效果,90min的降解率为98.2%.     

微波辅助类Fenton体系处理印染废水的试验

目的研究微波辅助类Fenton体系降解活性艳红X-3B染料废水的处理效果及p H值、催化剂投加量、H_2O_2投加量、微波辐照时间、功率等因素对废水色度和COD去除率的影响.方法制备催化剂,在微波辅助的条件下,控制pH值、H_2O_2投加量、微波功率及辐照时间、催化剂投加量,比对活性艳红X-3B的处理效果.结果初始色度为1 897倍的活性艳红X-3B废水,在催化剂投加质量浓度为10 g/L、初始pH值为3、H_2O_2投加浓度为17.5 mmol/L、微波功率为400 W,辐照时间为8 min的最优条件下,色度去除率最高可以达到99.08%,COD最大去除率达到89.12%.结论微波辅助类Fenton体系能有效处理活性艳红X-3B废水,提高废水的色度去除率和COD去除率,且该类Fenton体系投药量低,适用的pH范围也更广.     

BiOBr_(1-x)I_x的制备及光催化降解孔雀石绿

采用溴化钾(KBr)作为溴源,碘化钾(KI)作为碘源,五水合硝酸铋(Bi(NO_3)_3·5H_2O)作为铋源,通过调节反应体系中Br与I的比例,利用水热一锅法合成了6个复合光催化剂BiOBr_(1-x)I_x(x=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0).运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等检测手段对复合光催化剂的物理结构及光学性质进行了表征.在可见光照射下(λ≥420nm),以孔雀石绿(Malachite green,MG)的降解为探针反应比较了光催化剂的活性,结果表明在X=0.6时,即BiOBr_(0.4)I_(0.6)具有最强的光催化活性.同时发现其对无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)也具有较强的光催化降解活性.利用活性物种捕获实验对孔雀石绿降解过程中的主要活性物种进行了研究,发现孔雀石绿在该催化剂表面的降解主要是由超氧自由基(O_2~-·)和空穴氧化同时作用的.BiOBr_(0.4)I_(0.6)催化剂循环使用5次,依然保持着良好的光催化活性,表明该催化剂稳定性较好.     

磁性Fe_3O_4纳米微球与H_2O_2类芬顿体系催化氧化罗丹明B

采用溶剂热法成功制备出磁性Fe_3O_4纳米微球,与H_2O_2构建类芬顿(类Fenton)体系,去除印染废水中一种典型的阳离子染料——罗丹明B(RhB).借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行表征,并探讨了H_2O_2用量、纳米粒子投加量、温度、pH值和RhB初始质量浓度等因素对RhB去除效果的影响。实验结果表明:当H_2O_2用量为140mmol/L,磁性Fe_3O_4纳米粒子投加量为1.2g/L,温度为30℃,pH值为3,RhB初始质量浓度为20mg/L时,反应30min即可去除90%,反应60min后已基本完全去除。     

生物活性抑制剂对光照自然水体生物膜体系产生H_2O_2及SDBS降解的影响

采用光照生物膜体系的方法,考察3种不同抑制作用的生物活性抑制剂对自然水体生物膜/水模拟体系中生物膜产生过氧化氢(H_2O_2)以及典型有机污染物十二烷基苯磺酸钠(SDBS)降解的影响.结果表明:光合作用抑制剂和呼吸作用抑制剂对H_2O_2生成和SDBS降解有显著的抑制作用,二者的抑制效果几乎相同;光呼吸作用抑制剂对H2O2生成和SDBS降解影响较小.即生物的光合作用是H_2O_2等活性氧成分产生和有机污染物降解的主要原因,其他生理作用的贡献相对较小.     

马基诺矿(FeS)非均相类Fenton催化活化H_2O_2降解RhB

选用自然界存量丰富的马基诺矿(FeS)作为Fenton试剂,罗丹明B(RhB)为模型污染物,考察了该催化剂的催化活性,利用XRD、SEM对其进行了物相和形貌的表征.利用EPR证明FeS/H_2O_(2 )体系中主要的活性物种为羟基自由基(·OH),利用·OH较高的氧化能力,设计了一个连续流反应循环装置.结果表明:经简单的机械研磨之后,平均粒径约为2μm的不规则块状FeS,能有效地催化活化H_2O_2去除RhB,反应仅15 min,20μmol·L~(-1)的RhB的去除率高达95%以上,H_2O_2的利用率达到88.4%,其中FeS用量为0.5 g·L~(-1),氧化剂H_2O_(2 )浓度为1 mmol·L~(-1 ).该反应体系FeS/H_2O_(2 )的pH适用范围较广(pH 3～9),在相同体系下完全降解同浓度的亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)分别只需要15 min和20 min.当流动系统中液体流速为8.3 mL·min~(-1)时,循环过柱120 min后RhB的去除率达到95%.     

Fe3O4@ZIF-8/CA电极制备及其对罗丹明B废水降解研究

采用水热法制备出Fe_3O_4@ZIF-8核壳催化剂及碳气凝胶(CA)载体,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_2吸附-脱附曲线等方法对催化剂及载体的性能进行表征,测出材料的形貌、内部结构及比表面积.采用Fe_3O_4@ZIF-8/CA作为电芬顿体系阴极,碳棒作为阳极,探究不同条件下罗丹明B的降解效果.结果表明,降解罗丹明B废水的最适条件是pH为7、电流密度为6 mA·cm~(-2)、催化剂负载量为200 mg、催化剂焙烧温度为750℃,在最适条件下,罗丹明B的降解率在60 min内即可达到95.6%.电极的稳定性测试实验表明,Fe_3O_4@ZIF-8/CA电极具有很好的稳定性,循环使用3次后,罗丹明B的降解率仍可达到91%.采用6 mA·cm~(-2)的最佳降解电流密度对碳气凝胶的H_2O_2产量进行测定,发现最高产量可达到84.14 mg/L,同时在降解过程的溶液中检测到·OH,由此对罗丹明B的降解机理进行了初步探讨.     

非均相UV/Fe-Cu-Y/H_2O_2体系处理含酚废水的试验

目的研究非均相UV/Fe-Cu-Y/H_2O_2体系对废水中酚的去除效果,确定该体系处理含酚废水的工艺条件.方法蒸馏水加入分析纯的苯酚晶体配制成水样,通过单因素试验分析各反应条件对废水中COD和苯酚去除率的影响,以确定最佳反应条件.结果非均相UV/Fe-Cu-Y/H_2O_2体系处理苯酚废水,H_2O_2(3%)的投加量为1.0 mL/L,催化剂的投加量为0.8g/L,调节pH值为5,最终苯酚的去除率为95%,COD的去除率为90.25%.结论非均相UV/Fe-Cu-Y/H_2O_2体系的氧化效果很大程度上受H_2O_2和催化剂投加量的影响,加入铜离子可以提高去除率.     

氯化胆碱-水合草酸低共熔溶剂中ZnO的溶解行为

以氯化胆碱(ChCl)和水合草酸(H_2C_2O_4·2H_2O)为原料合成氯化胆碱/水合草酸低共熔溶剂(ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O DESs)。研究ChCl/H_2C_2O_4·2H_2O DESs的组成与熔点的关系,1ChCl:1H_2C_2O_4·2H_2O DES的黏度、电导率与温度的关系,ZnO在1ChCl:1H_2C_2O_4·2H_2O DES中的溶解度及溶解行为。研究结果表明:1ChCl:1H_2C_2O_4·2H_2O DES的低共熔点为9℃,在150℃以内具有热稳定性;随温度从297 K升高到333 K,1ChCl:1H_2C_2O_4·2H_2O DES的黏度从199.4 m Pa·s降低到35.6 m Pa·s,电导率则从3.55 m S/cm增大至15.01 m S/cm,ZnO的溶解度由0.310 mol/L增至0.860 mol/L;未发现ZnO与体系中的正离子或负离子结合成离子物种形式存在,溶解于1ChCl:1H_2C_2O_4·2H_2O DES中的ZnO与体系中的草酸反应生成可溶于该体系的ZnC_2O_4。     

Fenton氧化降解苯胺及机制研究

以苯胺(C_6H_7N)废水为处理对象进行Fenton氧化降解试验,考察pH、H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))比值以及苯胺初始浓度对Fenton降解苯胺的影响,并分析其降解途径.结果表明:苯胺初始浓度为50~200mg·L~(-1),pH=2~4,n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,n(H_2O_2)/n(C_6H_7N)=10~15,反应60min苯胺去除率达75.4%~87.4%;若苯胺浓度大于600mg·L~(-1),所需反应时间延长且降解率降低.检测发现苯胺降解需经过羟基化、取代、脱氢、开环产酸阶段,其中丁烯二酸为苯胺降解过程中产酸阶段重要的中间产物,且可生化性高,易降解.因此,认为在Fenton预处理苯胺过程中,可将苯胺降解到控制丁烯二酸阶段,以丁烯二酸作为后续生化处理目标污染物的处理方法有利于苯胺的完全矿化.     

腐殖酸包覆Fe_3O_4纳米粒子类Fenton催化降解亚甲基蓝

采用共沉淀法制备腐殖酸包覆的磁性四氧化三铁纳米粒子(HA@Fe_3O_4)并将其用于类Fenton体系催化降解亚甲基蓝(MB).通过透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对样品的形貌、结构及成分进行表征.比较HA包覆前后Fe_3O_4纳米粒子的催化效果,考察HA@Fe_3O_4催化剂用量、H_2O_2浓度等因素对降解效率的影响.结果表明HA的包覆可以显著提高MB的降解效率.     

微波耦合Fe~0/H_2O_2对剩余污泥脱水性能的影响

以污泥比阻(SRF)、泥饼含水率和毛细吸水时间(CST)作为参考指标,系统探讨了微波耦合Fe~0/H_2O_2(MW-Fe~0/H_2O_2)类芬顿反应中初始pH值、微波功率、反应时间、H_2O_2投加量与Fe~0投加量等因素对剩余污泥脱水性能的影响,并通过类比实验阐述了MW-Fe~0/H_2O_2改善污泥脱水性能的作用机理。结果表明:当初始pH值为3、微波功率为400 W、反应时间为150 s、H_2O_2投加量为90 mg/g、Fe~0投加量为60 mg/g时,污泥的脱水性能达到最佳,此时,SRF、泥饼含水率和CST分别降低了90.5%,15.5%和63.3%。污泥胞外聚合物(EPS)组分分析结果表明,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质和糖类的减少与污泥脱水性能提高正相关。三维荧光光谱(3D-EEM)显示,TB-EPS中溶解性微生物副产物和色氨酸类蛋白被氧化降解,有利于改善污泥的脱水性能。