异相Fenton光催化对有毒有机污染物的降解

以蒙脱石-K10(Montmorillonite K10)作为Fe3 的载体制备异相Fenton催化剂(Mot-Fe),并用此催化剂在可见光(λ>420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(Rhoda-mine B,RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP)。研究表明,选定的Mot-Fe/H2O2体系能有效地降解RhB,反应300 min脱色完全,总有机碳(TOC)去除率达85.2%,反应过程中主要涉及到.OH自由基的产生和参与。可见光照射下,对DCP/Mot-Fe/H2O2体系,TOC的去除率达到51.6%。催化剂具有比较好的稳定性,能够重复使用。     

异相Fenton可见光降解微囊藻毒素-LR机理的研究

在可见光照射下(λ>450 nm),以负载Fe<'2+>的NaY分子筛制备得到Fe<'2+>-NaY催化剂(简称FeY),研究了FeY/H<,2>O<'2>降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的机理,发现在宽pH范围内,Vis/FeY/H<,2>O<,2> 体系对MC-LR降解率大于90%.采用 LC-MS跟踪分析降解中...     

基于铁化合物的异相Fenton催化氧化技术

异相Fenton催化氧化技术是一种非常有效的处理难生物降解有机污染物的方法,它可以在温和的条件下实现反应。作为均相Fenton的发展,异相Fenton具有容易分离并再利用和更宽的适用范围等优点。该文主要综述了常见的含铁物质作为异相Fenton催化剂降解有机污染物的发展,这些催化剂包括零价铁、氧化铁、羟基氧化铁、水铁矿和其他铁化合物等。全面介绍了Fenton反应的不同机理,包括自由基机理和高价铁机理。重点讨论了提高异相Fenton催化剂活性的发展,并指出催化剂的效率受其表面氧化态、比表面积、过渡金属掺杂种类和晶相等许多因素的影响。概述了提高异相Fenton催化剂催化效率的不同方法,包括减小催化剂尺寸到纳米尺度、将催化剂负载于高比表面积载体上、引入过渡金属(如Ti、Co、Mn、Cr和V)到催化剂结构中。另外,一类新颖的异相Fenton催化剂铁氧体受到特别的关注,这是由于它高的催化活性和稳定性。最后,对异相Fenton催化氧化技术的发展进行了展望。我们认为理想的异相Fenton催化剂要具有高的催化活性和H2O2利用率、良好的稳定性、宽pH应用范围和易于回收利用等特点。     

双氧水的异相催化分解

设计了一个简单易行的综合化学实验,该实验以水合氧化铁催化分解H2O2反应构建研究系统,通过测定不同温度下反应的速率常数获得反应的活化能、活化焓和活化熵数据,使学生初步了解异相催化的基本知识。实验者可以自主改变环境因素进行实验,也可选用α-Fe2O3、α-FeOOH或γ-FeOOH等铁氧化物开展研究,并比较铁氧化物的晶体结构和晶化状态对催化分解H2O2反应的影响,具有探究性的实验内容设置有利于培养学生的创新能力、综合实验能力和科研能力。     

Fenton类氧化技术处理有机废水的研究进展

Fenton类氧化技术处理有机废水是新兴的高级氧化技术。综述了微波-Fenton、超声波-Fenton等组合法、类Fenton法处理有机废水的研究情况,并对Fenton类氧化技术处理有机废水进行了展望。     

Fe负载UiO-66协同非均相类Fenton氧化降解废气苯的研究

采用水热合成法制备了不同掺杂比例Fe负载UiO-66,并借助XRD、SEM、XPS等分析测试手段对催化剂物理化学特性进行分析,通过自制非均相类Fenton体系装置探究不同Fe负载量、H2O2浓度、空塔速率、反应温度等条件下对废气苯的氧化降解效率影响.结果表明,不同Fe负载量的UiO-66均具有较高的结晶度,呈不规则球状...     

稀土金属在不对称催化中的应用:从均相催化到异相催化

稀土金属的配位数较高,可通过容纳大型手性配体,构筑手性环境,催化不对称反应的定向发生,在工业生产特别是制药工程中具有重要应用价值.本文以Henry反应、Mannich反应和Strecker反应为例,总结回顾了稀土金属催化剂在此类反应中的设计思路、性能特点与应用前景,旨在展现稀土金属催化剂兼具融合均相催化与异相催化的优势...     

以光诱导Fenton反应控制M-PEIs纳米凝胶的粒径

基因治疗,就是将正常基因导入体内以弥补缺失或替换突变基因来医治囊性纤维化和血友病等[1]多种疾病.而制备高效安全的基因转染载体至今仍是基因治疗的一个瓶颈.非病毒类载体的基因转染效率目前虽不高,但由于其具有低毒、低免疫反应、无基因插入片断大小限制、制备方便、易保存     

Ag/AgCl/铁-海泡石异相可见光Fenton催化降解双酚A

光-Fenton技术是高级氧化技术中的一种,常用于难降解废水处理,由于其反应速度快、毒性低、反应条件温和而受到广泛关注.然而,传统的光-Fenton体系具有可见光利用率低、回收困难等缺点.为了解决这些问题,本文采用廉价易得、无污染、吸附能力强的天然矿物海泡石作为催化剂载体,并利用Ag/AgCl能够吸收可见光的表面等离子响应这一光学性质,合成了一种有潜力的非均相等离子体光催化剂Ag/AgCl/铁-海泡石催化剂(Ag/AgCl/Fe-S),并对该催化剂的形貌结构、性能和机理等进行了系统研究.通过XRD,SEM,XPS,BET,UV-vis等表征手段对催化剂形貌、结构和可见光性能进行了分析.其中,XRD和SEM结果显示,Ag/AgCl粒子已经成功负载在Fe-海泡石上;XPS结果显示,铁氧化物的组成主要为FeOOH和Fe2O3;UV-vis结果显示,催化剂有较好的可见光吸收性能.以双酚A为目标污染物,分别考察了Ag/AgCl/Fe-S,Ag/AgCl和Fe-海泡石的光-Fenton催化性能.结果显示,Ag/AgCl/Fe-S降解双酚A的效果明显优于另外两种催化剂,在H2O2浓度为6mmol/L,pH为4,光照强度500W,Ag/AgCl/Fe-S催化剂量为1.0 g/L,双酚A初始浓度为10 mg/L的条件下,1 h时,双酚A基本被完全降解,且3 h时,其矿化率达到61.2%;而Ag/AgCl和Fe-海泡石催化剂在同样的条件下完全降解双酚A至少要3 h,且其矿化率分别只有46.61%和28.85%.另外,还分别探讨了H2O2浓度、pH值、光照强度和催化剂剂量对双酚A降解的影响.最后,通过活性物种捕获、ESR、电化学和PL实验对该体系的反应机理进行了探讨.活性物种捕获实验和ESR实验结果表明,羟基自由基(?OH)和空穴(h+)是该体系中的主要活性物种,且Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系产生的?OH明显多于Fe-S+H2O2+vis体系.为了探讨?OH增多的原因,我们进行了电化学实验和PL实验.电化学实验结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂具有更低的阻抗,因此有利于电子-空穴分离.PL结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂的电子-空穴复合率更低.结合以上实验,我们提出了Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系对双酚A的降解机理,即一方面催化剂能够发生Fenton反应而产生?OH,另一方面,催化剂中的Ag/AgCl在可见光下由于表面等离子响应而产生电子-空穴,空穴本身可作为活性物种降解双酚A.同时,产生的电子被体系中的Fe3+捕获生成Fe2+,从而促进了铁循环,有利于体系中产生更多的?OH.最后,空穴和羟基自由基发生协同作用共同促进污染物降解.     

Cu-石墨烯类Fenton催化剂的制备及催化活性

通过一步水热法制备了Cu-石墨烯(Cu-RGO)催化剂,实现了Cu纳米颗粒的可控生长和氧化石墨烯(GO)还原的同步进行,并将所制备的Cu-RGO用于亚甲基蓝(MB)的催化降解研究。在H2O2存在条件下,当GO与Cu的质量比为3∶17时,经过4 h催化反应,Cu-RGO催化剂对亚甲基蓝的降解率可达到99.5%,经过6次循环使用对亚甲基蓝的降解率仍保持在98.1%以上,CuRGO催化剂展现了较高的催化活性及良好的稳定性。     

非均相Fenton催化剂的组成结构设计与性能优化

非均相Fenton催化技术解决了均相Fenton反应存在的问题,具有pH适用范围广以及催化剂易于回收利用等优点,因而成为水处理领域的研究热点。本文首先介绍了非均相Fenton反应用于降解有机污染物的发展、反应机理以及机理的研究方法。总结了非均相Fenton催化剂的种类,主要包括铁氧化物、其它金属氧化物、金属有机框架材料。重点讨论了提高非均相Fenton催化剂活性及稳定性的方法,包括通过调控催化剂的形貌、尺寸、孔结构使催化剂具有更高的比表面积,将活性组分负载在具有高比表面积的载体上,通过与其它金属复合以及引入光、超声、微波等外场。最后,对非均相Fenton催化技术的发展进行了展望。     

提高非均相芬顿催化活性策略、研究进展及启示

非均相芬顿反应由于固体芬顿催化剂与H₂O₂反应生成高活性羟基自由基,在去除难降解有机物方面得到了广泛的关注。与均相芬顿相比,其具有pH响应范围广、催化剂稳定性和可重复使用性好以及产泥量少等优点。然而,非均相芬顿反应仍存在一些缺陷,如金属离子析出、H₂O₂有效利用率低和Fe(Ⅱ)生成速率慢等,阻碍了非均相芬顿在实际废水处理中的应用。为解决这些问题研究者做了大量的工作,本文综述了非均相芬顿反应机制,总结了加速Fe(Ⅱ)生成和促进H₂O₂分解的策略,以期为开展非均相芬顿催化剂的研究提供技术支持。     

Supercritical Fenton Oxidation: A New Method for Total Organic Carbon Measurement

A new method for total organic carbon (TOC) measurement was established based on supercritical Fenton oxidation. The organic pollutants in wastewater were oxidized to carbon dioxide in supercritical water by Fenton reagents that was detected using a nondispersive infrared detector. The influence of temperature from 380 to 480°C, oxidant coefficient from 1 to 20, pH from 2.2 to 5.2, and Fe²⁺ concentration from 0.2 to 0.8?mg?L^?1 was characterized; the optimal conditions were at 420°C, an oxidant coefficient n?≥?5, a pH of 4.4, and Fe²⁺ concentration of 0.8?mg?L^?1. Using these parameters, the recovery of potassium hydrogen phthalate exceeded 98.2%. The introduction of Fenton oxidation based on supercritical water lowered the temperature and reduced the oxidant coefficient required for TOC determination.     

非均相催化臭氧氧化反应机制

臭氧催化氧化作为高级氧化技术是目前水处理领域研究的热点,其中非均相臭氧催化氧化技术因其氧化能力强、降低臭氧投加量特别是能显著提高有机物矿化率等优点而备受关注。非均相催化臭氧氧化领域不断研究新的催化剂,但是其反应过程及机制更加复杂。催化臭氧氧化的性能很大程度上取决于催化剂及其表面性质。污染物在催化剂表面形成络合物,或者臭氧在催化剂表面分解产生不同的含氧物种如表面氧原子、过氧化物和羟基自由基等。本文评述了非均相臭氧催化氧化反应中存在的多种机理,主要是自由基理论、氧空位理论、表面原子氧理论、表面络合物理论和臭氧直接氧化理论。催化剂表面的羟基基团是主要的催化活性中心,本文探讨了表面羟基基团催化反应机制,得出催化剂表面性质决定其表面活性位点的特性及含量,对诱导臭氧分解产生含氧活性物种起了关键作用;概述了催化剂改性后的结构形态、比表面积及其性能和作用机制;并讨论了非均相臭氧催化氧化反应催化剂未来的发展趋势,为催化臭氧氧化污水处理技术提供了理论参考。     

氧同位素交换及其在多相催化氧化反应研究中的应用

简单介绍了氧同位素交换技术及其在多相催化氧化反应机理研究中的应用     

Hydrophilic Fe3O4 nanoparticles prepared by ferrocene as high‐efficiency heterogeneous Fenton catalyst for the degradation of methyl orange

Hydrophilic Fe₃O₄ nanoparticles were prepared with ferrocene as an iron source via the thermal decomposition method and their catalytic response towards methyl orange was investigated. The effects of the pH, temperature, H₂O₂ dosage, catalyst dosage and initial dye concentration on the degradation of methyl orange were researched in detail. Furthermore, the stability of the catalyst was evaluated by measuring the degradation rate in eight successive cycles. The study demonstrates that methyl orange can be completely degraded i.e., a 99% degratation rate was obtained within 3 min. This excellent catalytic activity is attributed to the small size and good dispersibility of the nanoparticles, which stimulate the rapid and massive generation of reactive oxygen species in the heterogeneous Fenton reaction. In addition, the magnetic separation of the catalyst offers great prospects for fast and economical decontamination of dye polluted water.     

非均相芬顿体系协同去除复合双污染物:化学转化,pH影响和机理分析

系统研究了ZVI(零价铁粉)-Fenton体系协同去除铜离子和亚甲基蓝(MB)污染物过程中, ZVI微表面发生的化学转化以及目标污染物降解机理. 分别利用扫描电子显微镜(SEM), X射线能谱(EDS), X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术, 对比分析了反应前后以及不同体系之间ZVI表面结构, Fe和Cu化学转移的变化. 结果表明, 在ZVI/H₂O₂体系中反应后ZVI表面腐蚀产物较多, 主要为Fe₃O₄和Fe₂O₃. 在ZVI/H₂O₂-Cu体系中, 虽ZVI腐蚀作用更加剧烈, 但ZVI表面残留的腐蚀产物较少, 且腐蚀产物中Fe₃O₄含量的占比增加. Cu ²⁺主要还原产物为Cu ⁰, 同时还伴随着CuO的生成. pH影响实验表明, ZVI/H₂O₂-Cu体系不仅强化了MB的降解, 有效地去除了总溶解铜离子(TCu), 同时还扩大ZVI-Fenton体系的有效pH范围(pH=2.5~5.5). 叔丁醇捕获自由基实验表明, 羟基自由基是氧化降解MB的主要活性物质. 最后针对ZVI-Fenton体系协同去除复合双目标污染物的机理进行研究分析.     

水处理中多相光催化反应器的研究进展

 自从光催化技术应用于水处理以来,光催化反应器的研究就有了一些报道. 本文对影响光催化反应器效率的因素如光源种类、反应器结构、催化剂状态等进行了分析,总结了近年来国内外研制及应用的一些典型的光催化反应器,给出了其结构图. 指出了光催化氧化法应用过程中需要解决的一些关键问题.     

介孔Fe/SBA-15非均相芬顿氧化水中难降解染料罗丹明B

以介孔二氧化硅SBA-15 为载体, 采用等体积浸渍法制备了Fe/SBA-15. 通过X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了表征, 并用于对水溶液中罗丹明B (RhB)的芬顿氧化. 表征结果表明了Fe/SBA-15维持了长程有序的介孔结构, 孔径和比表面积都有所下降, 并呈现棒状体的聚集态, 平均直径为0.6 μm. Fe 以α-Fe₂O₃的形态同时存在于介孔孔道内外. 在Fe/SBA-15 和H₂O₂同时存在条件下RhB的去除是吸附和催化氧化降解的协同作用所致, 并且与Fe/SBA-15 投加量密切相关, 但与初始溶液pH 几乎无关. 当Fe/SBA-15 投加量为0.15 g·L^-1, RhB 初始浓度为10.0 mg·L^-1,H₂O₂/Fe³⁺摩尔比为2000:1,初始溶液pH为5.4和反应温度为21 ℃时, RhB去除率达到了93%. Fe/SBA-15的Langmiur 单分子层饱和吸附量为99.11 mg·g^-1. 此外, 采用H₂O₂浸泡方式对使用过的Fe/SBA-15可进行再生,连续6 次循环使用后仍可维持80%的RhB去除率, 且每次使用后Fe浸出浓度都在0.1 mg·L^-1 (或者0.6% (质量分数))以下. 基于淬灭实验、UV-Vis 光谱和气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪分析的结果, 提出了RhB的去除机理. 非均相芬顿催化剂Fe/SBA-15可用于去除像RhB这样的生物难降解有机物.