金属有机骨架材料活化过硫酸盐高级氧化体系深度处理造纸废水

MOFs作为一种新型催化材料正成为环境领域的研究热点。本论文选取MOFs中MIL-100(Fe)、MIL-100(Fe)@MIP活化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基(SO4^- .)深度处理造纸废水二级生化出水,研究常温下初始pH值、催化剂用量和PS投加量等因素对废水COD去除率的影响,并采用响应曲面法分析多因素对COD氧化降解效果的影响。结果表明MOFs活化PS高级氧化体系深度处理造纸废水最佳的活化条件为：PS:COD=12:1、催化剂用量2 g/L、体系的pH值为6,可以实现32%的COD去除率,响应曲面分析实验表明各影响因素对于降解效果的贡献顺序是：PS投加量>pH值> MIL-100(Fe)用量。     

MIL-100(Fe)对柠檬醛的储香及乙醇对柠檬醛协同脱附的影响

本文系统研究了MIL-100(Fe)对柠檬醛的储香性能及乙醇对柠檬醛协同脱附的影响,结果发现在30℃下柠檬醛单组分以及柠檬醛/乙醇双组分体系在MIL-100(Fe)的吸附量最高分别为4.22、3.66 mmol/g,而且随着柠檬醛在MIL-100(Fe)上吸附量的增加,柠檬醛与MIL-100(Fe)的吸附开始从强吸附位向弱吸附位转变,导致柠檬醛在MIL-100(Fe)上的等量吸附热随柠檬醛吸附量的增加不断变小,即柠檬醛与MIL-100(Fe)间的相互作用力不断减弱.然后利用乙醇分子与柠檬醛之间的氢键作用,提升柠檬醛在MIL-100(Fe)上的脱附效率,结果发现在柠檬醛/乙醇双组分体系中柠檬醛在MIL-100(Fe)上的脱附率(81.1％)是柠檬醛单组分体系中脱附率的1.4倍,脱附活化能也从82.3 kJ/mol降低到74.0 kJ/mol.最后通过分子模拟计算也证明柠檬醛和乙醇间存在的强氢键作用,并导致双组分体系中柠檬醛与MIL-100(Fe)之间的结合能从柠檬醛单组分体系的-84.5 kJ/mol下降到双组分的-77.0 kJ/mol,使得柠檬醛分子更容易从MIL-100(Fe)上脱附下来.     

铁-草酸盐配合物光催化降解对苯二酚的研究

Fe(Ⅲ)-草酸盐配合物在光照条件下,能产生有活性的强氧化剂H2O2和OH自由基以氧化水中的有机化合物.研究了在高压汞灯(λ≥300nm)照射下,对苯二酚在Fe(Ⅲ)-草酸盐配合物体系中的光催化降解.结果表明:溶液pH值、对苯二酚初始浓度、铁与草酸盐浓度比和光照强度均对降解结果产生影响.在pH=4.0,Fe(Ⅲ)溶液浓度为10.0μmol/L,草酸盐浓度为100.0μmol/L的实验条件下,10.0mg/L的对苯二酚的降解率为99.0%.     

亚硫酸钠-Fe(Ⅱ)-溶解氧对酸性紫FBL降解脱色的研究

以酸性紫FBL为降解目标,采用亚硫酸钠-Fe(Ⅱ)-溶解氧体系产生的硫酸根自由基(·SO4-)降解酸性紫FBL脱色,比较了不同体系的降解脱色性能,考察了pH值、Fe~(2+)浓度、SO_3~(2-)浓度、空气流量、酸性紫FBL的初始浓度对降解脱色的影响。结果表明,在最佳的实验条件为:pH=7.0,Fe2+浓度为0.75 mmol/L,SO_3~(2-)浓度为1.25 mmol/L,空气流量为0.70 L/min,污染物浓度为128 mg/L。经过40 min的降解脱色,酸性紫FBL溶液的脱色率可达到94%以上。     

纳米Fe_2O_3光催化降解邻苯二甲酸二正辛酯的研究

采用水热合成法,制备了具有中空状的氧化铁(Fe2O3)粒子,然后以卤素灯为光源,以邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)水溶液为研究对象,详细探讨了Fe2O3的浓度、DOP的初始浓度、p H值及H2O2浓度等因素对DOP光催化降解效率的影响,并采用GC-MS联用技术对DOP的光催化降解机理进行了研究.结果表明,在不需添加H2O2时,当Fe2O3粒子添加量为100 mg/L、DOP初始质量浓度为20 mg/L及p H值为7时,DOP光催化降解速率最大;降解过程中首先从苯环支链开始降解,之后发生苯环开环,最终矿化为CO2和H2O.     

金属有机骨架MIL-100(Fe)担载CeO_2复合脱硝催化剂抗硫性能研究

在选择催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应中,SO_2对脱硝催化剂活性具有重要影响.通过浸渍法制备的金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)MIL-100(Fe)(materials of Institute Lavoisier,MIL)担载CeO_2的CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂在250℃含有500×10~(-6) SO_2的条件下,对NO_x转化率在10h内可以稳定在91%以上,高于MIL-100(Fe)催化剂的83%.原位红外漫反射傅里叶变换谱实验结果表明,SO2会导致MIL-100(Fe)催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种的吸附强度降低,由此导致了含硫SCR反应中NO_x转化率下降.CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂中由于添加了CeO_2,有效地减弱了SO2对催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种吸附强度的影响,提高了含硫条件下NO_x的转化率,增强了复合催化剂在SCR反应中的抗硫性能.     

MIL型金属有机框架材料空气除湿性能研究

固体除湿装置因其结构简单、可利用低品位能源等优点,在空气调节及空气取水中发挥重要作用。除湿材料是固体除湿装置的关键部分,关乎整个设备的效率和能耗。采用水热法合成了MIL-101(Cr)、MIL-101(Fe)和MIL-100(Fe),通过X射线衍射对其进行了表征。搭建了固定床吸附/脱附实验台,测定了水蒸气在3种除湿材料上的吸附等温线和吸附动力学特性。对比研究了MIL-101(Cr)、MIL-101(Fe)和MIL-100(Fe)3种金属有机框架化合物对水蒸气的吸附性能。结果表明：MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)对水蒸气具有超高吸附能力,分别高达1.50 g/g和1.33 g/g。MIL-101(Fe)吸附速率最快,吸附穿透时间最短,并且吸附速率随相对湿度的增大而减小。相对湿度50%时,MIL-101(Fe)吸附速率达到了0.738。10次循环后MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)的吸附容量的损失分别为3.33%和3.22%,循环吸附表明MIL-101(Cr)和MIL-101(Fe)对水蒸气吸附具有优异的可逆性和稳定性。     

CuO/MIL(Cr,Cu)复合材料的制备及其类芬顿催化降解苯酚性能研究

采用水热煅烧法合成CuO/MIL(Cr, Cu)非均相类芬顿催化剂,对CuO/MIL(Cr, Cu)复合材料进行了XRD、FT-IR、SEM、XPS、BET等表征,结果表明CuO均匀分散在金属有机框架MIL(Cr, Cu)的表面。对不同催化剂催化降解苯酚的性能进行比较。结果表明,当催化剂用量为0.3 g/L,H₂O₂浓度为50 mmol/L,pH=6,初始底物浓度为30 mg/L时,CuO/MIL(Cr, Cu)复合材料对苯酚的降解效果可达100%,降解效果优于CuO、MIL-101(Cr)。通过自由基猝灭实验和EPR测试等证明·OH是催化体系主要的活性自由基,并给出其可能的催化降解机理。CuO/MIL(Cr, Cu)复合材料可在近中性条件下降解酚类污染物,具有良好的应用前景。     

Fe(Ⅲ)-草酸配合物光分解降解苯酚的研究

文章研究了Fe( )-草酸配合物在可见光及太阳光照射下,对苯酚的光解降解作用。结果表明,在pH=5.0、cFe( )=0.040mmol/L、cH2C2O4=1.44mmol/L(草酸分3次加入)及光照3h的条件下,20mg/L的苯酚的降解率为91%。溶液pH值、铁与草酸浓度比和苯酚浓度均对降解效果产生影响。     

铁型催化剂对臭氧氧化甲基橙的催化效能

以模拟染料废水甲基橙(MO)溶液为目标物,研究了Fe2+、Fe3+均相催化臭氧氧化及负载型铁氧化物非均相催化臭氧氧化对MO的去除特性,并探讨了在非均相催化剂活性炭负载Fe2O3(Fe2O3/AC)、活性氧化铝负载Fe2O3(Fe2O3/Al2O3)催化臭氧氧化体系中pH值、催化剂投加浓度、臭氧浓度、MO初始浓度等工艺参数的作用规律.结果表明,Fe2+、Fe3+、Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的加入均能提高MO的脱色率和COD去除率,且Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的催化效果更为显著;当Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的投加浓度为1.0 g/L,臭氧浓度为15.0 mg/L,MO初始浓度为25.0 mg/L、pH值为5.0时,30 min时Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3催化臭氧体系降解MO的脱色率和COD去除率分别为89.26%、48.45%和80.34%、38.41%.     

纳米Ni/Fe双金属催化降解盐酸环丙沙星的研究

用液相还原法制备纳米Ni/Fe双金属,通过比表面分析仪(BET)、X射线衍射分析仪(XRD)、透射电镜(TEM)对其进行了表征.研究结果表明,制备的纳米金属颗粒直径在10～20 nm,比表面积为68 m2/g.纳米Ni/Fe投加量为0.43 g/L,盐酸环丙沙星的初始质量浓度为30 mg/L,初始pH为7的降解效果最好,催化反应60 min后,降解率达83.3%.在最佳反应条件下,纳米Ni/Fe、纳米零价铁和商业铁粉的降解效率顺序为:纳米Ni/Fe双金属>纳米零价铁>商业铁粉.纳米Ni/Fe双金属对盐酸环丙沙星的降解反应近似符合一级动力学方程.     

Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂制备条件对其催化降解含聚丙烯酰胺废水活性的影响

以Fe2O3为活性组分,γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了Fe2O3/Al2O3催化剂,并将其用于催化降解模拟聚丙烯酰胺(PAM)废水.考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,得出最佳制备工艺条件为:以Fe(NO3)3水溶液为浸渍液、活性组分负载量20%、焙烧时间3 h、焙烧温度500℃.在温度为60℃、pH=7.0、催化剂加入量为2 g/L,H2O2的质量浓度为0.6 g/L的条件下对质量浓度为400 mg/L聚丙烯酰胺废水进行降解,反应90 min后废水中聚丙烯酰胺相对分子质量降解率最高可达90%以上,CODCr去除率达86%,显示出了较高的催化活性.Fe2O3/Al2O3催化剂经过多次重复使用,催化活性基本没有降低,使用寿命长.     

MIL-101(Fe)用于光助芬顿催化降解苯胺黑药性能研究

采用水热合成法制备铁基-新型有机金属框架MIL-101(Fe),并以此作为光助非均相芬顿催化剂,研究其在可见光辐照下对苯胺黑药的降解性能,通过SEM、XRD、FTIR及BET等手段表征MIL-101(Fe)材料的理化性能.以单因素试验考察pH、H2O2投加量、苯胺黑药溶液初始浓度等条件对降解苯胺黑药的影响.结果表明,M...     

超声协同作用下亚微米掺铝氧化锌催化降解亚甲基蓝的研究

通过溶液直接沉淀法制备了掺Al3+的亚微米氧化锌Zn(Al)O,利用XRD和SEM确定其晶体结构和形貌大小.采用Fenton/Co2+体系,在掺铝氧化锌存在和超声协同下进行降解亚甲基蓝的实验,研究溶液初始pH、H2O2浓度、反应温度、Zn(Al)O投加量、Co2+浓度、亚甲基蓝(MB)浓度等实验条件对MB降解率的影响,并对4种降解方法的效果进行比较. 结果表明:采用Fenton/Co2++Zn(Al)O+超声体系,在H2O2浓度为100 mmol/L,pH5～9,温度30～50C,Co2+浓度0.1～0.3 mmol/L,Zn(Al)O投加量1.0 g/L的条件下降解初始质量浓度达80 mg/L的MB溶液,自然光下超声1h后降解率高达72%. 对其降解机理进行了初步讨论.对掺铝氧化锌循环使用的研究发现,循环1次后降解率为68%, 2次下降到48%.在自然光下降解,该文合成的Zn(Al)O的降解率是P25（降解率约40%）的1.8倍.     

磁性纳米TiO2／Al2O3／Fe3O4光催化剂的制备及性能研究

以化学共沉淀法制备的纳米铁氧体Fe3O4为磁载体,采用溶胶-凝胶法制备了易于固液分离回收的新型磁性纳米TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化剂,并讨论了制备条件对催化剂晶体形态及磁性能的影响.采用XRD、SEM、TEM、FT-IR及VSM等对催化剂进行了表征,以酸性大红3R为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究.结果表明:磁性纳米TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化剂呈现顺磁性,具有较强的光催化活性和较高的回收率.在n(TiO2)∶n(Al2O3)∶n(Fe3O4)为12∶2∶1、煅烧时间为2.5 h、煅烧温度为400～450 ℃的条件下,制备的催化剂在酸性大红3R溶液初始浓度为100 mg/L、光催化反应降解时间为120 min、光催化剂用量为1.0 g/L时,酸怀大红3R的降解率可达到99.8%,在3次循环使用后酸性大红3R降解率仍保持在85%以上.在外加磁场的作用下,催化剂可与液相迅速分离,回收率高达83%.     

Cu掺杂MIL-88B-Fe活化双氧水降解有机污染物性能研究

非均相类芬顿反应是一种去除水中难降解有机污染物的有效方法,但受限于Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅱ)转换速率较慢,非均相类芬顿催化剂活性普遍偏低.通过溶剂热法制备了高活性Cu掺杂MIL-88B-Fe非均相类芬顿催化剂.以苯酚作为目标污染物,研究了Cu掺杂量对MIL-88B-Fe催化性能的影响.结果表明,掺杂Cu可以提高MIL-88B-Fe的催化性能,MIL-88B-Fe0.6Cu0.4的催化活性最高,其降解苯酚动力学常数是未掺杂MIL-88B-Fe的1.6倍,并且比一些常见的非均相类芬顿催化剂(Fe2O3、α-FeOOH及FeBiO3)高3个数量级.X射线光电子能谱(XPS)及电化学表征结果表明:Cu的掺杂可以加快催化剂中电子传递,促进催化剂中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原循环,从而提高MIL-88B-Fe催化效率.     

磁性膨润土多相芬顿体系的构建及其应用研究

针对印染废水色度高、COD高、毒性大、降解难等特点,鉴于膨润土具有良好的吸附性,采用共沉淀法,构建出Fe3O4-膨润土/H2O2多相芬顿(Fenton)体系。以甲基橙为模拟的印染废水,对底物降解的主要影响因素进行研究。结果发现,在初始质量浓度为100mg/L,初始pH=3,Fe3O4-膨润土投加量为0.50g/L,H2O2加入量为0.050 0mol/L,反应温度为40℃时,甲基橙的脱色率高达96.72%。同时,该水处理剂经磁回收后重复实验发现,Fe3O4-膨润土使用5次之后,其脱色率仍保持到89.94%,反应60min后铁离子溶出量仅有3.23×10-3 mg/L,说明Fe3O4-膨润土有较好的催化活性和稳定性。     

不同NaCl含量、培养基和微量元素对分枝杆菌SP-3降解菲的影响研究

研究了分枝杆菌SP 3在不同NaCl含量、培养基和微量元素中降解菲的效果影响。结果表明,分枝杆菌SP 3在NaCl质量分数为1%时对菲的降解率达到最大,为87.41%;菌株在LB液体培养基、改良LB液体培养基和改良的无机盐液体培养基中对菲的降解率都达到了80%以上,三者之间无显著性差异;Fe2+、Zn2+浓度分别在100 μmol/L和5 μmol/L,Mg2+在100 μmol/L时,可以提高菌株对菲的降解能力,而Cu2+随着浓度的增加,能够抑制菌株对菲的降解。研究结果有助于该菌应用于多环芳烃降解的生物技术中,以提高菌株对菲等多环芳烃的降解能力。     

LAS共代谢降解菌的降解动力学研究

研究2株直链烷基苯磺酸钠(LAS)共代谢降解菌的降解动力学.分别对2株直链烷基苯磺酸钠共代谢降解菌克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)和肠杆菌属(Enterobacter sp.)进行研究,通过正交实验考察了其最佳降解条件,并进行降解动力学研究.当温度为30℃,p H值为7.5,装液量为50 m L时,最适合两株细菌降解LAS.其中菌株L-2在生长基质葡萄糖质量浓度为500 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为94.2%;菌株L-15在生长基质葡萄糖质量浓度为1 000 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为92.2%;当LAS质量浓度在25~100 mg/L范围内,2菌株降解反应符合一级动力学特征.本研究可为全基质生活污水处理LAS废水提供一定的理论依据.     

零价铁催化降解2,4-二叔丁基苯酚的试验研究

采用零价铁(Fe0)激活过硫酸盐(PS)产生SO-4·,氧化降解水中的2,4-二叔丁基苯酚(DTBP).通过改变零价铁初始投加量、PS初始浓度、初始p H值、温度等因素,探索这些因素对DTBP降解效果的影响,并且比较了紫外光(UV)、Fe0以及Fe~(2+)对DTBP的催化降解效果.结果表明:DTBP的降解速率随着Fe0投加量由0.5 mmol/L提高到4.0 mmol/L而加快,当投加量提高到5.0 mmol/L时则会发生抑制作用;当DTBP溶液中PS的浓度由0.125 mmol/L提高至0.500 mmol/L时能够加快DTBP的降解速率,但是进一步增大PS的浓度会使DTBP的降解速率先降后升;Fe0催化降解DTBP的速率随着溶液初始p H值的升高而逐渐减小;热激活PS体系中,提高温度对激活PS降解DTBP的效果有限,当温度升高至55℃时,60 min内仅有42%的DTBP被降解;当温度从35℃升高到45℃时,在热激活PS和Fe0/PS体系中,DTBP的降解速率均发生轻微的下降;相较UV和Fe~(2+),Fe0能够持续稳定地催化降解DTBP,在60 min内完成98%的最大降解率,且从经济性和节能方面考虑也占有优势.