基于MOFs的ZnO/Fe3O4@C活化PS降解酸性橙7的研究

采用溶剂热法制备了锌铁金属有机骨架材料(Zn/Fe-MOFs),碳化得到ZnO/Fe_3O_4@C双金属催化剂。研究了ZnO/Fe_3O_4@C催化过二硫酸盐(PS)降解酸性橙7(AO7)的效能,结果表明,ZnO/Fe_3O_4@C可有效催化PS降解AO7。当ZnO/Fe_3O_4@C投量、PS投量、AO7浓度分别为0.150 g/L、1.25 mmol/L、20μmol/L时,AO7去除率可达98.09%。酸性环境更有利于PS+ZnO/Fe_3O_4@C体系的反应。AO7的降解主要是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果。     

氢氛还原制备Fe_3O_4/膨润土的类Fenton催化降解金橙Ⅱ研究

以硝酸铁为铁源、氢气为还原气,采用氢氛还原法制备了Fe_3O_4/膨润土。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和电子能谱对Fe_3O_4/膨润土进行表征分析,并考察了影响类Fenton催化降解金橙II的因素,初步探讨了催化作用机理。结果表明,铁化合物有效固载在膨润土并转化为Fe_3O_4,所得Fe_3O_4/膨润土结构分散、孔隙明显、物化形态优良;在反应温度30℃、Fe_3O_4/膨润土投加量0.4 g/L、H_2O_2投加量10 mmol/L、初始pH3的优化条件下,质量浓度40mg/L的金橙II在1 h内去除率达到98.1%;Fe_3O_4/膨润土重复使用3次效果稳定,铁离子溶出量低,H_2O_2在膨润土所固载Fe_3O_4的Fe~(2+)、Fe~(3+)作用下产生羟基自由基(·OH),高活性的·OH将金橙II氧化降解。     

改性沸石负载Fe_3O_4催化H_2O_2去除亚甲基蓝染料废水

利用改性沸石负载Fe_3O_4活化H_2O_2非均相Fenton体系氧化降解有机污染物亚甲基蓝。考察了催化剂改性沸石负载Fe_3O_4投加量、溶液初始pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝降解效果的影响,进而讨论Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2非均相Fenton体系的催化机理。结果表明,当催化剂投加量为2.40 g/L,初始溶液pH为5.33,H_2O_2浓度为5.93 mmol/L时,反应30 min后,9.60 mol/L的亚甲基蓝去除率可达到98.52%。通过自由基捕获剂抗坏血酸和羟基自由基捕获剂甲醇,证明了Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基和过氧自由基。     

改性沸石负载Fe_3O_4催化H_2O_2去除亚甲基蓝染料废水

利用改性沸石负载Fe_3O_4活化H_2O_2非均相Fenton体系氧化降解有机污染物亚甲基蓝。考察了催化剂改性沸石负载Fe_3O_4投加量、溶液初始pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝降解效果的影响,进而讨论Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2非均相Fenton体系的催化机理。结果表明,当催化剂投加量为2.40 g/L,初始溶液pH为5.33,H_2O_2浓度为5.93 mmol/L时,反应30 min后,9.60 mol/L的亚甲基蓝去除率可达到98.52%。通过自由基捕获剂抗坏血酸和羟基自由基捕获剂甲醇,证明了Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基和过氧自由基。     

石墨相氮化碳活化过硫酸钠暗反应降解亚甲基蓝

采用石墨相氮化碳(g-C_3N_4)和过硫酸盐(PS)的异相体系,在暗反应条件下处理亚甲基蓝印染废水(MB)。结果表明:光照不是反应发生的必要条件,暗反应条件下,溶液初始pH为5、反应温度为室温(30℃)、g-C_3N_4投加量为0.8 g/L、PS投加量为0.5 g/L时,反应10 min MB降解率可达92.86%,60 min降解率仍稳定在90%以上。通过自由基捕获实验,确定·OH、SO_4~(·-)、h~+与O_2~(·-)均为参与g-C_3N_4/PS暗反应降解MB的活性物质,其作用程度依次降低。催化剂循环使用4次后性质稳定,对MB去除率仍在85%以上。     

3D球状碘氧化铋耦合过一硫酸盐可见光降解金橙Ⅱ

以五水硝酸铜和碘化钾为原料，采用以乙二醇为溶剂的溶剂热法，通过水热温度的控制对BiOI进行形貌调控，制备了3D球状碘氧化铋（BiOI）光催化剂。应用SEM、EDS、XRD、UV-Vis对材料结构进行了表征，将BiOI与过一硫酸盐（PMS）耦合于可见光下降解偶氮染料金橙Ⅱ，探究了BiOI投加量、PMS投加量、金橙Ⅱ浓度、pH及常见阴离子对降解体系的影响。结果显示，BiOI拥有良好的可见光响应性能，禁带宽度为1.8eV，在BiOI投加量为0.2g/L，PMS浓度为0.2mmol/L，金橙Ⅱ质量浓度为100mg/L时降解效率最好，高达97.0%，降解过程符合准二级动力学模型。降解过程中可见光激发BiOI产生光生载流子，一方面光生载流子与PMS反应，生成硫酸根自由基和羟基自由基(·SO4-，·OH)，另一方面光生载流子与体系中的溶解氧反应生成超氧自由基(·O2-)，·O2-与H2O中H+反应生成单线态氧(1O2)，同时PMS自分解产生1O2，说明降解过程是多途径的非均相反应，·O2-、1O2是降解过程中的主要自由基。     

Fe_3O_4@MOF纳米复合材料高效催化降解废水中罗丹明B

通过共沉淀法分步合成Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2金属有机骨架(MOF)纳米复合材料,并对材料进行了傅里叶红外光谱、X射线衍射、透射电镜和磁化强度表征。结果表明,复合纳米材料具有较好的晶形和磁性,易于分离。在初始溶液pH为5.6、反应温度为40℃、H_2O_2浓度为0.1 mol/L时,0.2 g/L Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2复合纳米材料对质量浓度10mg/L的RhB的脱色率大于98.8%。通过猝灭实验,提出·OH自由基是参与催化降解反应的主要活性中间体。基于经济、高效的催化降解能力和易于分离,Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2MOF材料可用于染料废水中RhB的催化降解去除。     

螯合树脂原位制备载铁炭基催化剂活化过硫酸盐降解染料X-3B的研究

采用吸附铁的螯合树脂原位制备炭基催化剂,用于活化过硫酸盐(PS)降解偶氮染料X-3B。通过比表面积分析、扫描电镜和X射线衍射等分析手段对其表面性质等进行表征,考察了不同活化制备温度和操作条件对X-3B脱除率的影响。结果表明,800℃原位制备的炭基催化剂具有最优的活化PS性能,催化剂质量浓度为0.05 g/L、PS质量浓度为5.4 g/L、染料初始质量浓度为100 mg/L、体系初始p H为5、温度为298 K时,反应60 min可将X-3B完全降解。自由基猝灭实验表明,该降解反应中的主要活性物质为硫酸根自由基(SO_4~-·)。     

磁性可见光催化剂Ce-BiVO_4/Fe_3O_4的制备及性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、NH_4VO_3和Ce(NO_3)_3·6H_2O为原料,Fe_3O_4为磁基质,通过水热-超声辅助原位法合成了CeBiVO_4/Fe_3O_4复合光催化剂,利用XRD、UV-Vis-DRS、FT-IR等对催化剂进行了结构表征;以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,利用单因素变量法考察了催化剂反应条件对光催化性能的影响。结果表明,催化剂中BiVO_4以单斜晶相和四方晶相混合存在,稀土Ce的掺杂拓宽了BiVO4的光谱响应范围并增强了其可见光吸收能力,在Ce-BiVO_4/Fe_3O_4催化剂的质量浓度为1. 5 g/L、反应体系pH=7和可见光下反应90 min的条件下,对25 mg/L的MB降解率达97. 3%。该催化剂重复使用3次后,对MB的降解率仍可达80%以上;该催化剂对其他3种染料也表现出良好的降解能力。     

铁酸锰-石墨烯气凝胶活化PMS降解酸性红B

用水热法和冷冻干燥法制备了MnFe_2O_4-rGO气凝胶催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生强氧化性的硫酸根自由基(SO_4~(·-))氧化降解酸性红B。用SEM、XRD、FTIR、拉曼光谱仪、N2吸脱附等温仪对该催化剂进行表征,考察催化剂投加量、PMS浓度、初始pH对酸性红B降解效果的影响。结果表明,当催化剂投加量为0.15 g/L、PMS浓度为0.6 mmol/L、pH为7时,反应30 min后酸性红B的降解率为91.5%;且pH适用范围广,pH在3～9时降解率均在82%以上。投加自由基捕获剂叔丁醇和甲醇,结果表明在MnFe_2O_4-rGO气凝胶/PMS体系中起氧化降解作用的主要活性物质是SO_4~(·-)。紫外可见光谱表明酸性红B分子中的萘环结构和偶氮键被氧化;TOC表征结果表明MnFe_2O_4-rGO气凝胶/PMS体系对酸性红B的矿化率为30.8%。     

黄铁矿活化过硫酸钠降解对氯苯胺的研究

研究了黄铁矿(pyrite-FeS2)活化过硫酸盐(PS)产生具有强氧化性的硫酸根自由基降解对氯苯胺(PCA)。系统探讨了FeS2活化PS降解对氯苯胺体系中,初始pH、FeS2投加量以及PS浓度对PCA降解率的影响。结果表明:PS/FeS2体系能有效地降解PCA,在PCA初始浓度为0.1 mmol·L-1,FeS2含量为0.5 g·L-1,温度为20℃,PS投加量为2.5 mmol·L-1,初始pH为7,反应4 h后PCA去除率达到91.02%。初始pH为3时PCA降解效果最佳,反应1 h后PCA的降解率达到100%。     

Fe~(2+)活化H_2O_2/PS降解卡马西平的主要影响因素研究

采用亚铁离子活化H_2O_2/PS(过硫酸盐)降解水中的卡马西平(CBZ),对亚铁离子活化H_2O_2/PS降解卡马西平的影响因素进行了研究。结果表明,n(H_2O_2)/n(PS)为3∶1、Fe~(2+)的浓度为0. 1 mmol/L、pH=3、反应时间为30 min时,卡马西平的降解率达到62. 9%。增加Fe~(2+)的浓度能提高卡马西平的降解效率,增加卡马西平的初始浓度会降低卡马西平的去除率,但提高了卡马西平总的去除量。通过甲醇和叔丁醇淬灭实验验证了在亚铁离子活化H_2O_2/PS体系中HO·是主要的反应自由基。该研究为降解水中卡马西平提供了一种技术支持。     

紫外光激活过硫酸盐降解硫氰根研究

为探明不同条件下的紫外光(UV)激活过硫酸盐(PS)降解硫氰根(SCN~-)的情况,在SCN~-质量浓度为100mg/L、温度30℃条件下分别研究了辐照度、pH、S_2O_8~(2-)含量对SCN~-降解效果的影响,并对反应产物和机理进行了分析。结果表明,SCN~-的降解率随光照强度的增大而增大,辐照度9.94 m W/cm~2时SCN~-降解率最大;随S_2O_8~(2-)含量的增加而增大,S_2O_8~(2-)浓度大于4 mmol/L后,SCN~-降解率变化缓慢;出水中残余的TOC含量随着S_2O_8~(2-)含量的增加而降低,S_2O_8~(2-)浓度4.5 mmol/L时最低;随着pH的增加SCN~-降解率在pH为5处达到最大;pH为11时出水中残余的CN~-的质量浓度为0.156 mg/L,达到GB 16171-2012排放标准。UV激活PS降解SCN~-过程中可能的反应历程为:硫元素首先被除去,转变成SO_4~(2-),而氮元素则主要转变为CN~-和NH_4~+-N。     

有氧条件下黄铁矿活化过硫酸钠降解对氯苯胺的研究

文章研究了在有氧条件下黄铁矿(Fe S2)活化过硫酸盐(PS)降解对氯苯胺(PCA)。探讨了初始p H、Fe S2投加量、初始PS浓度,考察了水体系中溶解氧对PCA降解的影响。结果表明有氧条件下有利于PCA降解率,PCA降解率随着Fe S2投加量或PS浓度的增加而增加,但随着初始p H的增加而降低。采用乙醇,叔丁醇和1,4-苯醌来考察硫酸自由基(SO4?-),羟基自由基(OH?),超氧自由基(O2?-)的存在与作用。结果说明SO4?-通过Fe S2/PS/Air体系中作为PCA的降解重要作用。     

氮掺杂石墨烯/四氧化三铁复合物负载含硫氮杂钴卟啉光催化降解有机污染物

将四羟甲基四(1,4-二噻)四氮杂钴卟啉[Co Pz(hmdtn)4]负载在氮掺杂石墨烯/四氧化三铁(N-graphene/Fe_3O_4)复合物上制备了复合催化剂N-graphene/Fe_3O_4/Co Pz(hmdtn)4,利用XRD、TEM和IR等对其进行了表征,并考察了复合催化剂的光催化性能,以及加入不同活性物种的猝灭剂对其光催化活性的影响。结果表明,复合催化剂N-graphene/Fe_3O_4/Co Pz(hmdtn)4具有较好的光催化性能,在以氙灯作为光源模拟太阳光的条件下,光照8 h可使有机染料罗丹明B(Rh B)的降解率达到92%;空穴(h+)、羟基自由基(·OH)、超氧负离子自由基(O_2~-·)和单线态氧(1O_2)是此光催化过程中的主要活性物种。     

B-Er共掺杂BiVO_4光催化降解金橙Ⅱ的研究

通过柠檬酸络合法合成B-Er共掺杂BiVO4,采用X-射线衍射和扫描电子显微镜表征合成材料的物相、形貌。同时考察溶液的初始浓度、pH、催化剂投加量以及光照强度等因素在可见光的照射下对金橙Ⅱ光催化降解的影响。实验结果表明,在金橙Ⅱ水溶液中,初始质量浓度为15mg/L、pH=3、催化剂投加量为0.015 g、光照距离14 cm,B-Er共掺杂BiVO4对金橙Ⅱ有较好的光催化活性,t为50min后,降解率可达90%以上。     

Fe/生物炭活化过硫酸盐降解偶氮染料金橙Ⅱ

为了去除水中偶氮染料金橙Ⅱ,通过共沉淀法在生物炭上负载Fe制备出一种具有较高催化活性的催化剂(Fe/BC),并利用Fe/BC进行非均相反应处理模拟染料废水,考察不同操作条件对金橙Ⅱ降解效果的影响。结果表明,金橙Ⅱ的脱色率随催化剂投加量的升高而升高,但是随着染料初始浓度的升高而降低。过硫酸盐投加量4 mmol/L和初始p H=5时对金橙Ⅱ的脱色均具有最佳值,也说明了Fe/BC对过硫酸盐具有较高的催化活性,能快速降解金橙Ⅱ。     

Bi2MoO6耦合过硫酸盐降解亚甲基蓝

采用简单的水热法成功合成了钼酸铋(Bi_2MoO_6)光催化剂,通过XRD、FESEM对光催化剂的晶体结构和形貌进行分析。在光照射条件下,研究了Bi_2MoO_6耦合过硫酸盐(PS)降解水中亚甲基蓝(MB)的效果,分别考察过硫酸盐浓度、催化剂投加量、初始pH、共存阴离子和腐殖酸对MB降解效果的影响。结果表明,PS浓度为2 mmol/L、Bi2MoO6投加量为0.6 g/L、pH为11时,光照60 min后MB降解率可达99%。中性和碱性pH条件下MB均可有效降解,碱性初始pH更有利于反应体系降解MB。Cl~-对MB的降解有促进作用,而NO_3~-、CO_3~(2-)、腐殖酸均对MB的降解有抑制作用。自由基猝灭实验结果表明,光/Bi_2MoO_6/PS体系中的主要活性物种为h~+、SO_4~(·-)、·OH。研究结果可为探索新型非均相催化剂协同PS降解染料废水提供一定应用参考。     

rGO-Fe_3O_4活化过硫酸盐处理酸性红73

采用共沉淀法制备了还原石墨烯纳米片和磁铁矿复合材料(rGO-Fe_3O_4)。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对其进行了表征。以酸性红73 (AR73)为目标物,研究了rGO-Fe_3O_4活化过硫酸盐(PS)处理酸性红73的效能,考察了催化剂投加量、PS浓度、溶液初始pH以及反应温度的影响。结果表明,室温下催化剂投加量为1.0 g/L、PS的浓度为1.0 g/L及初始pH为6.9时,10 min内50 mg/L酸性红73的脱色率达到100%。淬灭实验结果表明rGO-Fe_3O_4/PS反应体系同时存在SO4-?、·OH和单线态氧1O2,其中1O2的氧化反应起主导作用。复合材料rGO-Fe_3O_4不但活性高,而且便于分离,应用前景良好。     

Fe_3O_4/三维石墨烯非均相Fenton催化降解酸性红B

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型Fe_3O_4(Fe_3O_4/3D GN)非均相Fenton反应催化剂,对其进行了表征,并用于酸性红B染料废水的Fenton氧化降解。表征结果显示:制备的Fe_3O_4/3D GN具有相互贯通的独特三维网状结构,Fe_3O_4纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层中。实验结果表明:Fe_3O_4/3D GN具有较高的催化活性和稳定性。Fe_3O_4/3D GN非均相Fenton催化降解酸性红B的最佳工艺条件为:H2O2投加量0.67 m L/L,催化剂投加量1 g/L,初始溶液pH为6。在此最佳工艺条件下反应30 min,酸性红B染料废水的脱色率达到95.64%。