Fe2O3/CNT催化湿法H2O2氧化苯酚

通过化学沉积法和热处理得到多壁碳纳米管负载Fe2O3催化剂 Fe2O3/CNT, Fe2O3的负载质量分数约为15.1%,XRD表征显示,负载的Fe2O3存在α和γ这2种晶型。考察了Fe2O3/CNT催化湿式H2O2氧化去除废水中苯酚催化性能,通过苯酚的去除率及反应过程中催化剂活性组分的溶出总量,研究了催化剂制备过程中添加聚乙烯醇对催化剂性能的影响。在苯酚和H2O2初始浓度分别为350和1 500 mg/L、催化剂投加量为1.0 g/L、温度80 ℃条件下,经过240 min的反应,苯酚去除率达100％,COD去除率为86.1％。     

Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化性能研究

制备了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极,采用SEM、XRD和ICP对电极的表面形貌和组成进行了表征.为了考察电极的电催化活性,以苯酚为目标污染物,进行了电催化降解实验.研究结果表明Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化降解苯酚模拟废水的最佳工艺条件为:电流密度10mA/cm2、支持电解质Na2SO4浓度0.05 mol/L、温度25℃.在25℃时苯酚的电催化氧化降解反应遵循一级反应动力学规律,并且苯酚的电催化氧化主要是·OH参与的间接氧化,反应过程中电极表面产生的羟基自由基对苯酚的氧化去除起着主要作用.     

氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响

本文用Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层阳极研究了氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响. 结果表明,在电解液中加入氯离子能提高苯酚的去除效率并完全降解. 在无氯离子存在下,有机物电化学降解主要以直接电氧化方式进行;在氯离子存在下,不仅可发生间接电化学氧化,而且也同时发生直接电氧化. 对于析氯阳极体系,如Ti/Ru-Ti-Sn阳极,主要发生有机物的间接电氧化;对于高氧超阳极体系,如Ti/PbO2阳极,有机物的间接电氧化和直接电氧化可能同时发生. 氯离子对于有机物的间接电氧化起到类似催化剂的作用,这种催化作用主要是由于氯离子在有机物氧化过程中阳极表面层和溶液本体电生成了Cl-/活性氯的氧化还原媒介.     

阳极电沉积Ti/MnO2电极及其苯酚降解的电催化性能

应用阳极电沉积法制备钛基二氧化锰(Ti/MnO2)电极. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱（EDS）表征电极结构形貌. 用V~logi及苯酚降解实验优化电极制备工艺参数：在电流密度4 mA•cm-2、Mn2+离子浓度0.5 mol•L-1及温度70 ℃条件下阳极电沉积Ti/MnO2电极. 以苯酚为目标有机物,评价该电极电催化氧化性能,降解7h降解效率达49.6%.     

TiO2薄膜光催化臭氧化邻苯二酚

 研究了用碳黑改性的TiO2薄膜催化剂光催化氧化邻苯二酚的反应．结果表明，臭氧投加量对邻苯二酚的降解和总有机碳（TOC）的去除有重要影响，与光催化氧化（TiO2／UV／O2）、单独臭氧化（O3）和光助臭氧化（UV／O3）过程相比，邻苯二酚光催化臭氧化（TiO2／UV／O3）过程能明显增大TOC的去除率．动力学研究表明，邻苯二酚完全氧化过程遵循零级反应，TOC的降解仅取决于臭氧或氧气的浓度而与邻苯二酚的浓度无关；邻苯二酚在TiO2／UV／O3作用下完全氧化的速率常数是UV／O3作用下的1．32～1．80倍（在相同的臭氧浓度下），是TiO2／UV／O2作用下最大速率常数的2．56～5．36倍，是UV／O2作用下最大速\r\n率常数的5．47～11．4倍．     

CeO2掺杂RuO2/γ-Al2O3催化剂结构与湿式氧化降解苯酚的活性研究

采用浸渍法制备了RuO2/γ-Al2O3和RuO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂,利用XRD,XPS和ESR分析了催化剂的结构,并研究了湿式氧化降解苯酚的活性.结果表明,两种催化剂表面RuO2均有良好的分散性,并且催化剂表面存在氧空位和化学吸附氧,CeO2的掺杂使催化剂表面氧空位和化学吸附氧数量增加.两种催化剂对湿式氧化降解苯酚具有良好的催化活性,当苯酚质量浓度为4200mg/L,在150℃和3MPa下,RuO2/γ-Al2O3催化剂湿式氧化降解苯酚反应150min后,苯酚全部被去除,RuO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂反应60min后,苯酚的去除率为96%.     

H2O2氧化降解海藻酸钠

研究了清洁高效的氧化剂H2O2对海藻酸钠的降解,探讨了溶液pH值、反应温度、H2O2用量及金属离子浓度对降解速度的影响. 结果表明,随着溶液pH值的降低、反应温度的升高及H2O2用量的增加,降解速度加快. 当反应pH=5.3、反应温度50 ℃、H2O2用量0.5%时,反应2 h即可降低海藻酸钠的分子量. 4 mg/L的Cu2+或Fe2+可明显加快降解速度,反应30 min的粘度变化相当于不加Cu2+或Fe2+时300 min的变化. GPC结果表明,海藻酸钠被氧化降解后,分子量下降,分布变宽;FTIR显示降解前后海藻酸钠的糖环结构没有改变,主要是糖苷键的断裂.     

负载型铜钴氧化物协同催化 H2O2/HCO3-降解苯酚

近年来,环境污染特别是水的严重污染使其治理成为一个极具挑战性的课题.各种污染物复杂的化学成分和催化剂在处理过程中的浸出、寿命及成本等问题是导致众多氧化催化剂难以实际应用的主要原因.相对而言, H2O2是一种活性氧含量高、清洁并可在温和条件下使用的氧化剂,在各种高级氧化技术中受到广泛关注.而碳酸氢盐是一种弱碱性物质,在自然界及水体系中广泛存在,且无明显毒害.它可活化 H2O2,加快其氧化各种有机物,并在废水处理领域开始受到关注.该体系的明显优势在于处理体系始终处于微碱性环境,可以有效避免金属氧化物催化剂在处理过程中由于体系酸化而带来的催化剂流失,从而延长催化剂寿命,降低催化剂成本.
　　本文采用浸渍法制备了一种双金属铜、钴氧化物催化剂及相关的对照催化剂体系,利用碳酸氢盐活化 H2O2用于降解苯酚模拟废水.通过各种空白实验发现,负载于γ-Al2O3表面的钴、铜氧化物催化剂 CuO?Co3O4@γ-Al2O3具有最好的催化降解活性,而 CuO@γ-Al2O3, Co3O4@γ-Al2O3, CuO?Co3O4及 CuO和 Co3O4的物理混合物均表现出较差的催化性能.由此可见,在 CuO?Co3O4@γ-Al2O3催化剂中,铜、钴离子在苯酚降解过程中存在协同效应,这可能与催化剂中钴、铜金属离子的相互作用相关. X射线衍射和 X射线光电子能谱结果表明,反应前后 CuO?Co3O4@γ-Al2O3催化剂中金属的氧化状态并未发生改变,在使用过程中钴离子的浸出率可以忽略,铜离子的浸岀率也仅有0.6 ppm.荧光分析实验和自由基捕获实验表明,只有添加?O2-和?OH的捕获剂能明显抑制降解反应,因而推测该反应体系对有机物的降解是一个自由基氧化过程,起关键作用的可能是?O2-和?OH.     

草酸在Ti/IrO2-Ta2O5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化降解动力学

从电催化氧化降解有机污染物的机理出发,研究了草酸在Ti/IrO2-Ta2O5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化过程,建立了描述整个降解过程的瞬时电流效率与溶液本体有机物浓度的关系式. 通过实验对模型进行了验证,实验结果与模型计算结果基本一致,并讨论了误差产生的原因.     

微波诱导Fe2O3/Al2O3催化剂催化氧化处理水中苯酚

 以γ-Al2O3为载体,采用浸渍-焙烧法制备了Fe2O3/Al2O3催化剂,并将其应用于微波诱导催化氧化处理模拟含酚废水. X射线衍射和X射线荧光光谱测试结果表明,活性组分氧化铁在催化剂中以α-Fe2O3的形式存在,其含量为3.71%. 与载体氧化铝相比,Fe2O3/Al2O3催化剂的比表面积和平均孔径及平均孔容略有降低. 对于100 mg/L的模拟含酚废水,最佳的处理工艺条件为: 微波辐照功率400 W,辐照时间5 min,催化剂加入量60 g/L,H2O2浓度600 mg/L,体系pH＞4. 在此工艺条件下,水中苯酚的去除率达97.98%. 催化剂连续使用20次后苯酚去除率仍达96.34%. 表观反应动力学研究表明,在氧化铁催化剂存在的条件下,微波诱导H2O2产生氧化性极强的羟基自由基,整个反应过程可分为微波诱导阶段和催化氧化阶段,两个阶段的氧化过程均符合一级反应动力学规律.     

Ni-Zr-Ce／Al2O3催化剂上H2O2作氧化剂直接使苯氧化胺化一步合成苯胺研究

设计制备了Ni-Zr-Ce/Al_2O_3催化剂,研究了其上用H_2O_2直接将苯氧化胺化 合成苯胺的活性。发现在常压、50 ℃的温和条件下,该催化剂对苯、氨水与 H_2O_2直接氧化胺化生成苯胺有较好活性,并且其对苯胺的选择性远远大于对苯酚 的选择性。提高反应原料中氨水对苯的比例,能提高苯胺的收率,且不会增加苯酚 的生成量。本方法能耗低,原子利用率高,为苯胺的绿色合成提供了一条新的路径 。     

Cu(Ⅱ)/TiO_2/H_2O_2联合体系中甲基橙的太阳光催化降解

以钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]为原料通过回流水解,制备了过渡金属Cu(Ⅱ)离子掺杂的TiO2光催化剂.通过TG DTA,IR,XRD对其进行了表征.结果表明:未经热处理的Cu(Ⅱ)/TiO2粉体为锐钛矿和板钛矿的混合晶型.在H2O2存在,太阳光照射下,甲基橙在该悬浮体系中迅速褪色降解,5min内降解率达90%以上.同时研究了pH值、H2O2浓度、甲基橙用量、光照条件、分散方式等对光催化剂活性的影响.     

近红外光谱用于过氧化氢含量的定量分析研究

用长波近红外光谱仪（傅里叶变换,InGaAs检测器）和短波近红外光谱仪（光栅分光,CCD检测器）对比研究了25％～30％过氧化氢水溶液中过氧化氢含量的定量分析方法。结果表明,应用短波近红外光谱结合长光程样品池对25％-30％过氧化氢水溶液样品中过氧化氢含量进行定量分析,可以显著减少过氧化氢分解对定量分析的干扰,使定量分析的准确度和重复性显著提高。短波近红外光谱定量分析模型RMSECV和RMSEP分别为0．06和0．05;长波近红外光谱定量分析模型RMSECV和RMSEP分别为0．10和0．09。     

Effect of solvent nature on the catalytic activity of iron-containing pyrocatecholsulfonic cationite in the reactions of H<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>2</Subscript> decomposition and benzene hydroxylation

Kinetics of hydrogen peroxide decomposition under the conditions of heterogenous catalysis with iron-containing pyrocatecholsulfonic cationite at 50°C in dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, acetonitrile, and nitromethane was studied. The value of rate constant of hydrogen peroxide decomposition in these solvents was found to diminish with increase of solvent nucleophilicity. At the hydroxylation of benzene in the aqueous acetonitrile medium the formation of phenol was observed. The phenol yield was found to depend on the composition of the binary solvent acetonitrile-water.     

Influence of Different Redox Conditions on the Biodegradation of the Pesticide Metabolites Phenol and Chlorophenols

Abstract

The fate and behaviour of phenol and monochlorophenols during bankfiltration and underground passage with variable redox conditions were investigated. A model ecosystem was used consisting in laboratory filter columns filled with natural underground material and operated with natural aerobic and anaerobic groundwater to create different redox situations.

The test substances (phenol, 2-chlorophenol, 3-chlorophenol, 4-chlorophenol) were added continuously to the infiltrating water and their concentration in the filter effluents determined. Beside the redox conditions other factors known to affect microbial degradation processes like the substrate concentration and the underground material were varied stepwise.

Phenol was degraded under both, aerobic and anaerobic conditions. The presence of oxygen is more favourable to degradation; no lag phase was observed under aerobic conditions. In a sulfate reducing environment, phenol could only be degraded after microbial adaptation. The length of the lag phase was strongly influenced by the substrate concentration and the undergroundmaterial. Prior contact with phenol resulted in a shorter lag phase.

Monochlorophenols behaved almost persistent in the model system. Degradation could only be observed in a test filter that provided a more active microbial population due to prior adaptation to phenol and a more favourable underground material.     

Fabrication of electrospun polyethersulfone/titanium dioxide (PES/TiO2) composite nanofibers membrane and its application for photocatalytic degradation of phenol in aqueous solution

The main objective of this research is to use the photocatalytic properties of PES/TiO₂ nanofibers membranes to remove the phenol as a toxic pollutant in various effluents. The uniform fibers in terms of minimum bead formation and fibers diameter were fabricated. Therefore, more TiO₂ catalysts are on the surface of the fibers which increase the active surface area of nanoparticles and consequently improve the phenol degradation efficiency. The effects of TiO₂ concentration on hydrophilicity, mechanical properties, porosity, mean pore size, and water flux of membranes were studied. The PES/TiO₂ nanofibers were evaluated for phenol degradation under UVA irradiation through a transparent membrane module. The amount of removable phenol was analyzed with high‐performance liquid chromatography. Central composite design was used as a statistical experimental design. Finally, the effect of TiO₂ content in nanofibers and initial phenol concentrations were investigated as well as pH values in synthetic wastewater, on phenol degradation. The results from analysis of variance (ANOVA) analysis indicated that TiO₂ content in nanofibers was the most important and effective parameter on phenol degradation. It was also presented that there is no significant interaction between parameters so that the effect of each parameter was investigated separately. Maximum phenol degradation was 43.0 ± 0.3% and found under conditions of TiO₂ content, initial phenol concentration, and pH value of 8%, 120 ppm, and 7, respectively.     

二氧化钛包裹碘单质(I2/TiO2)制备及其光催化降解苯酚

采用水热法,以Ti(SO₄)₂为钛源,KIO₃为掺碘剂制备了具有高可见光活性,高稳定性的二氧化钛包裹碘单质(I₂/TiO₂)光催化剂.利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线晶体粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等表征手段对样品进行表征.结果表明,I₂/TiO₂中除含有锐钛矿相二氧化钛外、还含有碘单质和碘酸;I₂/TiO₂粒径大小为45 nm左右;在波长384 nm至700 nm范围内,该催化剂有强烈的吸收.探讨了该催化剂的形成过程和可见光催化机理.以苯酚降解反应为探针,测定了I₂/TiO₂光催化活性.结果显示:在全谱光源照射下I₂/TiO₂活性略高于P25,在可见光范围内其活性是P25的3倍多.确定了降解苯酚的最佳条件:全谱光源照射,投加量为0.5 g/L,苯酚浓度大于10 mg/L,溶液pH为3.2.I₂/TiO₂重复使用4次后,催化活性没有明显下降.     

碳酸氢盐活化的过氧化氢：一种有机废水处理的新技术

水污染问题已成为影响我国可持续发展的关键问题之一,为有效提高现有污水处理的效率及其回收利用,各种催化氧化技术受到了广泛的关注。目前发展的各类高级氧化技术在实际的应用过程中明显受到了氧化剂的利用率、催化剂的浸出、寿命及成本等问题的严重限制。因此基于新的理念、发展新的催化氧化技术仍然受到广泛的关注。
　　最近几年,利用碳酸氢盐活化过氧化氢,应用于有机废水的降解逐渐受到环境催化领域的关注。碳酸氢盐本身是一种低毒性、广泛存在于环境及生物体系的化学物质,通过它活化过氧化氢产生过碳酸氢盐氧化剂,该氧化剂能够直接氧化有机物。同时,在各种过渡金属催化剂的存在下,通过该过碳酸氢盐可以形成氧化能力更强的各种自由基(如羟基自由基等) 及高价态的过渡金属离子参与有机废水的降解。虽然传统认为碳酸盐及碳酸氢盐对高级氧化法降解有机废水不利,原因是认为它们能捕捉羟基自由基,形成氧化能力更低的碳酸根自由基。现有的研究已充分表明,较低浓度的碳酸氢盐能够加快有机废水的氧化降解,而且通常比单独使用过氧化氢效率更高,这些新的发现已明显突破了传统意义上对碳酸氢盐作用的理解。更为重要的是,在微量碳酸氢盐的存在下,其产生的微碱性环境极大地消除了负载型氧化物催化剂在废水降解过程中的金属离子流失、从而极大地延长了催化剂的寿命。该缺点是各种基于过渡金属氧化物催化剂的高级氧化技术难以广泛推广的关键性挑战,原因是随着氧化降解的进行,废水体系由于有机酸的生成而逐渐酸化,进而引发氧化物催化剂的酸溶而流失。在这点上,碳酸氢盐活化过氧化氢系统由于其天然的微碱性环境体现出了其明显的优势。
　　本文即是在本课题组工作基础上,对该领域内国内外研究进展加以总结,以期获得国内外同行的进一步关注。综述的主要内容包括：(1)碳酸氢氧活化过氧化氢的相关知识介绍,(2)均相碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究进展,(3)基于金属氧化物催化剂的碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究进展,和(4)碳酸氢盐在其他高级氧化技术中的应用。虽然基于碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究还处于早期探索阶段,还有很多基础科学问题如降解机理等值得进一步探索,期望通过该综述的介绍能够让同行对碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水有一个比较全面的了解,进而推动该研究方向的发展,为有机废水的催化处理提供新的机会。     

TiO2的低温制备及其对有毒有机污染物的降解

溶胶水热法制备了TiO₂粉末,用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)和透射电镜(TEM)对TiO₂进行了初步表征,结果显示:纳米TiO₂主要为锐钛矿相(含板钛矿相(121)),比表面积为106.2 m²/g.在紫外光(λ≤387 nm)照射条件下,以有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)的紫外光(λ≤387 nm)光催化降解试验为探针反应,低温(50℃)下制备的TiO₂粉末具有较高光催化活性,对RhB和2,4-DCP有较好的降解效果.通过分析紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,发现TiO₂/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应5 h后RhB和7 h后2,4-DCP的矿化率分别达到81.2%和86.8%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了在降解过程中H₂O₂和羟基自由基(.OH)的变化,表明TiO₂光催化机理涉及到.OH历程.     

Kinetics and Mechanism of the Organic Degradation in Aqueous Solution Irradiated with Gaseous Plasma

The degradation of organic compounds in an aqueous solution induced by a gaseous plasma, which was sustained locally on the surface of solution by means of contact glow discharge electrolysis, was mechanistically studied. The oxidation of phenol was extensively examined and it was revealed that the rate of disappearance followed the first-order rate law when the initial concentration of phenol was lower than 100 mM. As the initial concentration increased, the rate equation gradually deviated from the first-order and eventually shifted to zero-order above 250 mM. Such a kinetical behavior could be rationalized by assuming the reaction scheme where hydroxyl radical would act as the most responsible key-species for the organic degradation in competition with the coupling to hydrogen peroxide. In addition, the catalytic effects of Fe ions in the solution on the rate of organic degradation were closely investigated and could be consistently explained on the above concept.