Fenton处理对氯酚过程中间产物对Fe3+的还原作用

为探明Fenton处理对氯酚（4-CP）过程中Fe²⁺再生的途径,考察了反应过程Fe²⁺的浓度变化,同时对4-CP降解中间产物和Fe³⁺之间的氧化还原反应进行了研究.Fenton氧化对氯酚过程中Fe²⁺的浓度基本不变;而在•OH捕获剂丙醇的存在下,反应开始后1 min Fe²⁺的浓度急剧下降到10％.研究结果表明：H₂O₂、•OH、HO₂•与O^-₂•等自由基对Fe²⁺的再生净贡献较小,4-CP降解的中间产物对Fe³⁺的还原是Fe²⁺再生的主要途径.Fenton处理4-CP产生的中间产物有对苯二酚和对苯醌.对苯二酚能够快速还原Fe³⁺,使Fe²⁺得到再生;而对苯醌还原Fe³⁺的作用很微弱.这一研究有助于更好地了解Fenton氧化过程中Fe²⁺的再生.     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中，采用UV/Fe³⁺/H₂O₂体系光解活性艳橙X-GN模拟废水，考察了X- GN、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明，在8 W低压汞灯(λ＝254 nm)照射下，UV/Fe³⁺/H₂O₂能够有效地降解结构稳定的X-GN，在pH=3.0、温度50 ℃、时间120 min、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度分别为2.5×10^－5 mol·L^－1和1.5×10^－4 mol·L^－1时，含200 mg·L^－1X GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型，求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为867 kJ·mol^－1和25.38 kJ·mol^－1。同时依据离子色谱 (IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定，证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。     

氧化还原电位调控对产琥珀酸放线杆菌代谢通量分布的影响

利用代谢通量分析方法分析了氧化还原电位调控对产琥珀酸放线杆菌NJ113厌氧发酵产丁二酸过程的影响。结果表明,氧化还原电位调控可以改变HMP与EMP途径的代谢通量,从而影响胞内NADH/NAD⁺。在菌体最适氧化还原电位（-350 mV）条件下, HMP途径与EMP途径的通量比由43.6∶56.2提高至63.2∶36.5,间接合成更多的NADH,解决了丁二酸合成过程中还原力不足的矛盾,整个发酵过程中胞内NADH/NAD⁺比值有明显提高,发酵初期NADH/NAD⁺比值由2.19提高至8.73。最终丁二酸代谢通量从114.5 mmol.(g DCW)^-1.h^-1增至129.3 mmol.(g DCW)^-1.h^-1,副产物乙酸、甲酸的代谢通量分别降低30.6%、30.2%;丁二酸收率由75.46%提高至89.34%,生产强度达到1.18 g.L^-1.h^-1。     

基于膜分离技术的生物聚合铁的制备

开展基于膜分离技术优化反复序批式工艺制备生物聚合铁（BPFS）的技术研究。考察了应用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜（PVDF）对微生物的分离效果,Fe^2+的生物催化氧化速率,制备周期及膜的污染与处理的情况。研究表明,PVDF膜可有效分离微生物,显著提高原液中的生物量。在优化工艺的基础上,制备了全铁含量分别为60、80、100 kg·m^-3 BPFS,Fe^2+的生物催化氧化速率分别达到1.75、1.85、1.43 g·L^-1·h^-1,制备周期分别为15.5、21、40 h,比工艺优化前分别缩短了38%、42%、18%,反应液中的生物量达到10⁸ 个·ml^-1数量级。实验中发现,随着分离次数和全铁含量的增加,膜污染加剧,膜通量下降;采用0.2 mol·L^-1的草酸钠和0.2 mol·L^-1硫酸的混合溶液对PVDF膜进行清洗,可基本清除膜表面的污染物,满足分离要求。     

Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

CuO助剂对铁铬系CO高温变换催化剂性能的影响

考察了CuO的不同前驱体对铁铬系CO高温变换催化剂反应性能的影响，研究发现，CuO助剂可改善催化剂的低温活性，以硝酸铜的加入形式效果较为显著。对样品进行了XRD、BET、H_2- TPR和XPS表征，结果表明， CuO助剂进入了Fe₃O₄的反尖晶石结构的八面体空隙，置换Fe²⁺与Fe₃O₄发生相互作用，改变了催化剂的还原特性，使^_Fe2O3还原为Fe₃O₄的还原温度降低了100 ℃左右。铜在催化剂的表面以Cu(OH)₂、CuO和Cu₂O三种形态存在，因Cu²⁺取代Fe²⁺的八面体配位单元，致使配位场稳定化能降低，催化剂表面容易产生O^2－缺位，所产生的新的活性中心极易吸附OH^－，使催化剂在低汽气比条件下参与CO变换反应，具有高活性且遏制烃类副产物的生成。     

还原空速对Fe/Cu/K/SiO2催化剂浆态床F-T合成性能的影响

在浆态床反应器中详细考察了合成气还原空速对微球状工业铁基催化剂还原和反应后的物相以及F-T合成反应性能的影响. 研究结果表明：空速能够影响铁基催化剂还原反应进程，催化剂在较高的空速下易被还原，还原后催化剂的比表面积降低，平均孔径增大. 在较低空速下还原时，还原形成的高的CO₂分压对铁物相有一定的氧化作用，使得还原态催化剂中的Fe³⁺(spm)含量增大. 还原空速对F-T合成烃产物分布影响不明显，但对催化剂的反应活性和运行稳定性影响较大，较低和较高空速还原后的催化剂失活速率均较高，适宜的还原空速为1.0～2.0 L•（g cat）^-1•h^-1.     

FeO基氨合成催化剂的机械性能研

对不同铁比值（Fe²⁺/Fe³⁺）催化剂母体的机械强度进行了研究，考察了各种条件下FeO基A301型催化剂与Fe₃O₄基A110-2型催化剂的机械强度。研究表明，催化剂母体机械强度随着Fe²⁺/Fe³⁺）的增大而增强；相同条件下A301的机械强度优于A110-2，真密度是造成两者强度差异的主要原因；助催化剂的存在对强化FeO基催化剂机械强度有一定的积极作用。     

甲缩醛合成用催化剂的中毒及再生

本文研究了工业甲醛原料中所含Fe³⁺ 、Cr³⁺ 、N i²⁺ 和Mn²⁺ 四种微量金属离子对离子交换树脂型固体酸催化剂的中毒效应及其再生方法。结果表明, 这些金属离子在催化剂上的吸附量随接触时间的延长而增加, 而其吸附速率各不相同。催化剂对四种金属离子的吸附强度依次为Fe³⁺ >Cr³⁺ > Ni ²⁺ > Mn²⁺ , 其中Ni ²⁺ 和Mn²⁺ 的吸附对催化活性的影响甚微, 而Fe³⁺ 在催化剂上以较快速度吸附, 其对催化活性的影响也最为明显。对因吸附金属离子而中毒的催化剂, 研究了一种液相再生法, 可使中毒催化剂恢复至新鲜催化剂的活性水平。     

微生物培养液脱H2S及副产物的性质

以氧化亚铁硫杆菌培养液和酸性Fe2（SO4）3溶液为吸收剂，采用优化的工艺条件进行了H2S的脱除实验，并对微生物培养液脱H2S后的副产物硫磺的相关性质进行了测定分析，以期为工业应用中硫磺回收工艺的设计提供参考。实验结果表明：采用微生物培养液脱H2S比单纯使用酸性Fe2（SO4）3溶液的效果好，反应进行45 min后，脱硫率仍可保持在90%以上；微生物培养液脱H2S后的副产物硫磺颗粒不溶于水，微溶于乙醇，完全溶于二硫化碳和四氯化碳，密度为1. 90 g·cm-3，熔点为121℃；该颗粒为不规则球形，在溶液中极易发生团聚现象，加入分散剂后测得平均粒径为5. 09 μm；该副产物硫磺具有亲水性，在工业应用上优于具有疏水性的升华硫和酸性Fe2（SO4）3溶液脱H2S产生的硫；该副产物硫颗粒在溶液中的沉降速度为0. 125×10-2 m·s-1。     

底物对亚铁硫杆菌生物氧化过程的影响

实验表明T .ferrooxidans对FeSO4和硫等单或双底物利用的难易程度次序为 :单底物培养基中FeSO4最易利用 ,Na2 S2 O3 其次 ,单质硫最难利用 ;双底物培养基中 ,T .Ferrooxidans首先利用Fe2 + ,然后利用硫 ,此外培养液中还伴随发生化学氧化反应、中和沉淀、生物氧化等反应 ,以上反应使培养液中亚铁的浓度在培养中期上下波动直至铁氧化酶抑制被解除。     

微生物浸出MnO2过程中嗜酸氧化亚铁硫杆菌与Fe3+的催化作用

考察了MnO₂-FeS₂-H₂SO₄细菌浸出体系下,嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合对MnO₂浸出Mn²⁺的浸出速率影响,并采用循环伏安电化学方法对过程中嗜酸氧化亚铁硫杆菌与Fe³⁺的催化作用进行了分析。结果表明：嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合都可以有效提高MnO₂浸出Mn²⁺的浸出速率,对MnO₂细菌浸出过程有一定催化作用;循环伏安电化学分析表明嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合加入,都会使FeS₂出现明显的氧化还原峰,且嗜酸氧化亚铁硫杆菌可以降低FeS₂的氧化电位和缩短FeS₂氧化峰与还原峰之间的电位差,从而催化MnO₂浸出Mn²⁺的过程。     

营养物对氧化亚铁硫杆菌浸出含镍磁黄铁矿的影响

研究了 Ｆｅ２＋、 ＮＨ４＋和葡萄糖对氧化亚铁硫杆菌（Ｔ．ｆｓ）浸出合镍磁黄铁矿的影响,实验结果表明,加入适量的 Ｆｅ２＋或ＮＨ４＋能明显提高镍、铜和钴的浸出率;一定量的葡萄糖会抑制镍和钻的浸出,而促进镁的浸出,但对铜的浸出无明显影响。分析实验结果指出,镍的浸出是细菌与矿物的直接作用和 Ｆｅ３＋与矿物的间接作用两者的结果, Ｆｅ３＋对铜的浸出无明显影响,而镁的浸出则与浸出液的酸度有关。     

化学氧化强化湿法冶金清洁生产：进展与展望

湿法冶金具有能耗低、污染小等优点，广泛应用于低品位复杂矿石处理。金属浸出是湿法冶金的首要环节，但存在金属回收率低和反应时间长等问题。化学氧化可加速金属硫化物转化为金属离子或改变金属的价态，有利于后续目标金属的分离富集，在此过程中还可以通过介质强化、外场强化提高金属氧化浸出率。主要介绍了五种典型的低腐蚀性化学氧化剂(Fe3+, O2, H2O2, O3和过硫酸盐)，以及相关的协同氧化方法在金属浸出中的应用和机理分析，介绍了加压强化、介质强化、微波和超声等强化方法，对比分析了各方法的优缺点及适用范围。Fe3+广泛应用于硫化矿的酸性浸出，独特的离子对循环使Fe3+可与多种氧化剂形成协同氧化浸出机制。O2常通过加压强化提升氧化浸出效率，可促进难处理硫化矿氧化分解。H2O2氧化性强，氧化产物清洁无污染，受到广泛关注，近年来多用于电子废弃物资源处理领域。臭氧预氧化处理含硫含砷难处理金精矿，可有效解除难浸硫化矿对金的包裹，促进金的溶出。过硫酸盐性质稳定，氧化能力强，可活化生成更高氧化性的活性氧。协同氧化可结合各氧化剂的优点，提高氧化能力，降低综合成本。四种强化方法可为化学氧化过程提供能量、加强传质或提高金属分离选择性，有助于提高金属浸出率，缩短反应时间。展望了化学氧化强化金属浸出技术的发展前景和技术挑战，对湿法冶金清洁生产技术开发有指导意义。     

机械活化辅助浸出硫化镍矿中有价金属

随着高镍三元锂电池在新能源电动汽车领域的规模化应用,全球镍资源的需求量日益增加,绿色、高效、低成本地从硫化镍矿资源中提取镍的技术备受关注。本工作提出了机械活化辅助氧化浸出硫化镍矿的提取路径,在机械活化过程中通过改变硫化镍矿结构、增加晶体无序化程度、减小粒度和增加比表面积增加硫化镍矿的反应活性,再通过Na2S2O8氧化浸出实现了常压环境中硫化镍矿中有价金属的高效浸出。考察了机械活化和浸出过程中各因素对硫化镍精矿浸出的影响,确定了较优条件。在较优条件球磨转速613 r/min、球料比20:1、球磨时间120 min、酸浓度2 mol/L、过硫酸钠浓度0.42 mol/L、浸出时间60 min、液固比5:1、搅拌速率400 r/min和浸出温度80℃下,Ni, Co, Cu和Fe的浸出率分别达98.9%, 97.7%, 98.2%和98.7%。     

闪锌矿的耦合浸出与铁的分离

提出了闪锌矿直接浸出与混合萃取分离耦合的操作模式,探讨了H2SO4-HNO3-O2-C2Cl4/ P204体系的耦合浸出原理与铁的分离利用. 结果表明,耦合浸出过程的表观活化能为19.6 kJ/mol,锌的浸出分数达0.946,大大高于普通浸出. 耦合浸出流程实现了锌、硫和铁的分离,并获得了氧化铁纳米粉.     

氧化亚铁硫杆菌在气升式反应器中培养条件对其生长特性的影响

构建了一种用于菌体培养-矿物浸取的气升式反应器. 分别采用Leathen和9K培养基研究了不同条件下氧化亚铁硫杆菌在气升式反应器中的生长、Fe2+氧化速率、溶氧随培养时间的变化及其相互关系. 通过测定溶氧和Fe2+氧化速率可了解培养条件对微生物生长特性的影响.     

活性炭担载金属氧化物用于热煤气脱硫

以热煤气脱硫并回收单质硫为目的,考察了活性炭担载金属氧化物(M/AC)在中温范围150—250℃内,催化氧化硫化氢生成单质硫的研究。担载量1%(质量分数)的M/AC通过等体积浸渍法制得,在固定床上评价了其脱硫活性,并考察了温度、反应气氛等工艺条件对脱硫效果的影响。M/AC脱硫的活性顺序为:Mn/ACCu/ACCe/ACFe/ACCo/ACV/AC。通过DTG分析,硫化氢选择性氧化的主要产物是单质硫。M/AC上金属氧化物起主要的催化作用,催化硫化氢和氧气反应生成单质硫,生成的单质硫被吸附在活性炭的孔道中。     

活性炭的改性条件及其对硫化氢吸附性能的影响

以工业活性炭为载体制备改性活性炭,对比研究了未改性活性炭,NaOH、Na2CO3、Fe(NO3)3、Cu(Ac)2改性活性炭及挂膜硫氧化细菌后活性炭在相同条件下对硫化氢穿透时间及吸附容量的影响。结果表明：在相同控制条件下,NaOH改性活性炭明显优于其它改性剂;不同梯度改性剂条件下,20% NaOH改性活性炭对硫化氢的吸附效果最好,吸附穿透容量为78.25 mg/g,穿透时间可以达到2000 min以上;不同改性剂挂膜硫氧化细菌后对硫化氢均有一定的处理效果,其中对已达到饱和吸附的NaOH改性活性炭挂膜后的再生效果可以达到100%以上,说明挂膜硫氧化细菌活性炭对硫化氢的处理具有很好的效果。