Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/ZrO2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/ZrO2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/ZrO2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4:ZrO2的物质的量比为1:2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 mL时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。     

Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸及协同机理

为了研究Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸(TCAA)的反应及其协同机理,在自制的光催化反应装置中分别考察了Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应对TCAA的降解情况。研究结果表明,在TCAA初始浓度为2.0 mg/L,TiO2用量为1.0 g/L,紫外辐射光源为15 W(λmain=254 nm)的实验条件下,Fenton试剂协同TiO2光催化降解TCAA反应在pH 3~7范围内均有较高的降解率;TCAA 在Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应中的一级反应速率常数分别为0.0009、0.0131和0.0456 min-1;Fenton试剂与TiO2光催化反应间存在较明显的协同效应,其协同机理主要体现在两个方面:一是紫外光激发Fe(OH)2+和H2O2分解产生更多的·OH,二是Fenton试剂中部分被氧化成的Fe3+可与TiO2表面的光生电子结合被还原为Fe2+,抑制了光生电子与空穴的复合,从而提高了TiO2光催化降解TCAA的效率。     

土壤中多环芳烃菲的自然降解特性

自然降解是去除环境中有机污染物的一种重要手段。为了解土壤中多环芳烃的自然降解规律,选择陕北风沙滩地区风积砂为典型土壤,多环芳烃菲为典型污染质,探讨了菲在风积砂中的自然降解规律;建立了菲的降解动力学模型;进一步考察了污染浓度、温度、pH值、含氧量等环境因素对降解的影响。结果表明,风积砂中菲的自然降解符合准一级反应动力学,降解半衰期为17 d;菲的降解率与生物量呈正相关;污染浓度对菲的自然降解影响不显著;25~35℃、中性条件能够促进风积砂中菲的降解;好氧微生物是降解的关键,氧的存在对于土壤中菲的降解具有重要的作用。     

纳米四氧化三铁作为助凝剂去除水中藻类

在实验室内对使用纳米四氧化三铁(Fe3O4)和纳米γ-三氧化二铁(γ-Fe2O3)作为聚合氯化铝(PACl)的助凝剂去除水体中铜绿微囊藻的效果进行了研究.结果表明,以纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3为助凝剂,能够降低PACl的投加量,提高沉降速率,进而缩短沉降时间,且对铜绿微囊藻的去除效果明显优于单独使用PACl.在藻浓度为106个/mL的条件下,为了达到相同的除藻效果,单独使用PACl的投量要比同时投加纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3时多出1倍左右;在不加磁场条件下,要达到同样的处理效果,用纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3做助凝剂比单独投加PACl节约一半以上的时间;而在加磁场的条件下,用纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3做助凝剂甚至只需要10 min就能达到比单独投加PACl沉降60 min更高的处理效率.该方法对不同浓度级的铜绿微囊藻都有较好的去除效果,具有一定的实际应用价值.     

乙酸铵浸出高炉瓦斯灰中的锌

采用NH3-CH3COONH4-H2O体系进行了高炉瓦斯灰提锌工艺研究。结果表明：控制浸出温度45 °C,总氨浓度5 mol·L-1,液固比5:1,[NH3]/[NH4]+摩尔比1:1,搅拌速度300 r·min-1,浸出时间60 min,锌浸出率达77.79%。FT-IR及ESI-MS分析显示羧酸阴离子能结合Zn离子形成复杂的羧酸盐配合物,添加CH3COONH4能促进锌的溶出,XRD、SEM-EDS表征分析显示浸出渣中残留ZnFe2O4是导致锌浸出率低的限制性因素。     

改性高炉渣对甲基橙的吸附

以盐酸和十六烷基三甲基溴化铵对包钢高炉渣进行表面改性,通过XRD、SEM和N2吸附-脱附测试研究其微观结构和孔径分布,并以阴离子型染料甲基橙溶液为模拟染料废水研究其吸附性能,进而探索最佳改性制备条件。研究结果表明：有机改性高炉渣主要化学成分为SiO2,表面有明显的孔道结构,比表面积高达394.5 m2·g-1,平均孔径为12.4 nm;有机改性高炉渣对甲基橙溶液均具有较强的吸附性能,最佳改性条件为加入改性剂盐酸浓度为3 mol·L-1、十六烷基三甲基溴化铵的最终投加浓度为8 g·L-1、水热温度160 ℃和16 h,此时所制备的有机改性高炉渣吸附性能最强,吸附率为98.06%,最大吸附量达357.14 mg·g-1。等温吸附实验表明,有机改性高炉渣对甲基橙溶液的吸附属于多分子层吸附。     

燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂再生反应特性的动力学分析

采用热重分析的方法对吸收剂的再生反应进行研究,说明了燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的制备方法,探讨了在不同升温速率下燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂和纯KHCO3的再生反应特性。结果表明: 燃煤飞灰负载吸收剂的峰值失重速率为0.13~0.73 mg?min-1,在升温速率为20 ℃?min-1时,反应温度区间最小,为94.34 ℃;采用多种分析方法对吸收剂的受热分解反应进行动力学分析,纯KHCO3的反应活化能为85.7~92.0 kJ·mol-1;燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的反应活化能为66.2~69.4 kJ·mol-1,随着转化率上升,2种样品的活化能均先减小后增大。燃煤飞灰负载钾基吸收剂再生反应的活化能小于纯KHCO3的活化能,说明将KHCO3负载于燃煤飞灰上有利于再生反应的进行。     

以不同底物和苯胺为燃料的微生物燃料电池的产电特性

通过构建空气阴极型双室微生物燃料电池,研究了以500 mg/L苯胺作为唯一燃料以及苯胺和不同底物共基质时MFC对苯胺的降解特性及MFC的产电性能。结果表明,在外电阻1000Ω,以500 mg/L苯胺为唯一燃料以及500 mg/L苯胺分别和500 mg/L乙酸钠,葡萄糖和可溶性淀粉作为共同基时的MFC运行周期分别为3、3.4、4.6和5 d;最大输出电压分别为273、450、428和380 mV;输出功率分别为142、225、201和160 mW/m2。苯胺去除率分别为68%、85.8%、71%和65%。内阻分别为931、524、564和751Ω,COD去除率分别为68%、85%、72%和65%。库伦效率分别为1.8%、7.9%、6.6%和4.5%。MFC可以使用苯胺作为唯一燃料,且当添加的基质不同时,MFC产电性能以及苯胺降解状况有所不同。利用MFC可以使苯胺高效快速降解的同时实现稳定的电压输出。     

复合式膜生物反应器对船舶生活污水中有机物的降解

研究了复合式膜生物反应器(HMBR)中生化反应及膜自身对船舶生活污水中浓度较高的有机物的去除作用。当进水COD浓度为1 000 mg/L左右,反应器容积负荷为2.4 kg COD/(m3·d)时,HMBR曝气池内生化反应对COD的去除率平均可达91.63%,膜本身去除率平均为5.09%。可见,曝气池内生化反应对有机物的去除起到了主要作用,而膜则维持了系统出水水质的稳定。对曝气池内有机物降解动力学模型进行了研究,曝气池内有机物降解遵循一级反应,其相应动力学参数为vmax=2.79 d-1,Ks=395 mg/L,所得动力学方程可用于指导船用膜生物反应器的设计及运行维护。     

高铁酸钾辅助土壤吸附Cu2+的性能及影响因素

研究了汾河边砂壤土(A土)和细砂土(B土)在不同影响因素下对Cu2+的吸附特性,对比2种原土和加入高铁酸钾后对水相中Cu2+的吸附动力学和热力学参数。结果表明,B土有机质含量比A土高,其对Cu2+的吸附量大于A土。高铁酸钾的加入对土壤吸附Cu2+有显著效果,最佳吸附条件为A土和B土加入K2FeO4的Fe/Cu质量比分别为20:1和5:1,pH=8~10,T=35 ℃,此时A土、B土、加入K2FeO4的A土、加入K2FeO4的B土的最大吸附量分别为0.36、0.41、0.41和0.46 mg/g。A土和B土对Cu2+的吸附过程满足Freundlich方程,吸附能力大小为:加入K2FeO4的B土 >加入K2FeO4的A土 >B土 >A土。吸附热力学表明,该吸附是自发吸热过程,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明土壤A和B对Cu2+吸附是以多层吸附为主,同时存在物理和化学吸附过程。