以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解
非均相Fenton反应的研究进展
1 Fenton 试剂
Fe 离 子 交 换 树 脂 也 可 用 作 催 化 剂 载 体 ，采 用 操 作 简 单 的 浸 渍 法
在离子交换树脂上负载 2+，成 本 较 低 ，耐 酸 性 能 好，制得的催化
高 级 氧 化 工 艺 (AOPs)因 为 它 的 操 作 简 单 和 对 难 降 解 的 污 染
泥 难 以 处 理 的 缺 点 ，因 此 非 均 相 F e n to n 体 系 成 为 最 近 几 年 的 研 究
热点。非 均 相 Fenton体系目前常用的载体有、分 子 筛 、粘 土 、离子
交换树脂等等。
3 非 均 相 F enton反应催化剂
3.1有机载体 3.1.1离子交换膜
硅 石 纤 维 和 活 性 炭 具 有 比 表 面 积 高 、性 质 稳 定 、可 再 生 、
(6) 实 验 发 现 Fe(II)-Y 分 子 筛 在 光 催 化 降 解 试 验 中 表 现 出 良 好 的
H0 2 •
(7)
催化活性。
科
O厂 + h s〇2
OH'
OH
(8 )
3.2.2 黏土
技 论 文 与 案 例
均 相 Fenton氧化法存在一些不足，主要是催化剂的利用率太
低 ，回收困难;此外还存在高浓度双氧水的运送和处理的制约因
安 采
全 用
等 沉
剂催化活性较高。 杨 春 伟 等 以 大 孔 型 阳 离 子 交 换 树 脂 为 催 化 剂 骨 架 ，采 用 浸 渍
物顿去的除试效剂果是髙由被芬广顿泛在用1于89处4发理现生的物，难是降一解种丁高_级业氧废化水工的艺预处(A理OP。s芬)， 被广泛认为能有效处理难降解的有机污染物。标准的 均 相 Femon 体 系 由 H20 2和二价铁离子组成，其 作 用机理是在p H 值酸性条件 下 ，H20 2会 在 Fe2+的催化条件下生成强氧化剂羟基自由基(•0!!)， 可以有效地分解有机化合物。传 统 均 相 Femon反应的机理见公式
芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究
芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究孟宁;欧晓霞;秦雷云;何雪平;崔子硕;王驭晗【期刊名称】《绿色科技》【年(卷),期】2018(0)8【摘要】进行了芬顿体系催化氧化降解染料甲基橙水溶液的研究,考察了pH值、Fe2+和H2 O2投加量、温度等因素在对甲基橙降解率的影响.结果表明:在室温20℃下,pH=3.0、[Fe2+]0=0.4 mmol/L、[H2 O2]0=1.2 mmol/L的条件下,反应30 min后,甲基橙水溶液(30 mg/L)的降解率达到90％.升高反应温度,有利于Fenton体系中甲基橙的降解,但影响并不显著.结果可为利用芬顿体系处理含甲基橙的印染废水提供理论依据.【总页数】3页(P61-63)【作者】孟宁;欧晓霞;秦雷云;何雪平;崔子硕;王驭晗【作者单位】大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600;大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600;大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600;大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600;大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600;大连民族大学环境与资源学院,辽宁大连116600【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.超声化学降解水溶液中甲基橙的研究 [J], 张思华;王亚明;杨晓霞2.水溶液中甲基橙的超声化学降解动力学研究 [J], 王西奎;陈贯虹3.水溶液中甲基橙的超声化学降解动力学研究 [J], 王西奎;陈贯虹;国伟林4.碳毡电极电芬顿降解甲基橙研究 [J], 陈孖瑜; 施毅君; 陈日耀; 金延超; 郑曦; 陈晓5.钛白副产硫酸亚铁光芬顿氧化降解甲基橙的研究 [J], 舒弋芮;张攀;王玮;向恒立;任根宽;许德华;张志业;杨秀山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究》范文
《非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究》篇一非均相UV-Fenton处理难降解有机废水研究一、引言随着工业化的快速发展，难降解有机废水的处理已成为环境保护领域的重要课题。
非均相UV/Fenton技术作为一种新兴的高级氧化技术，因其高效、环保的特性，在难降解有机废水的处理中得到了广泛的应用。
本文旨在探讨非均相UV/Fenton技术在处理难降解有机废水方面的研究进展、原理、实验方法及结果分析。
二、非均相UV/Fenton技术原理非均相UV/Fenton技术是一种结合了紫外光照射和Fenton试剂（Fe2+与H2O2）的高级氧化技术。
在紫外光的照射下，Fenton试剂产生强氧化性的羟基自由基（·OH），这些自由基能够有效地降解有机物，使其转化为低分子量的无机物或小分子有机物。
非均相UV/Fenton技术中，催化剂的引入使得反应更为高效，且能够提高反应的稳定性。
三、实验方法1. 实验材料与设备：本实验采用难降解有机废水、Fenton试剂、紫外灯等材料与设备。
2. 实验过程：首先，对难降解有机废水进行预处理，然后加入一定浓度的Fenton试剂。
接着，在紫外灯的照射下进行反应。
通过调整Fenton试剂的浓度、紫外光强度等参数，观察难降解有机废水的降解效果。
3. 催化剂的引入：在非均相UV/Fenton体系中，引入催化剂可提高反应效率。
本实验采用不同种类的催化剂进行对比实验，以探究其对难降解有机废水降解效果的影响。
四、结果分析1. 降解效果：实验结果表明，非均相UV/Fenton技术对难降解有机废水具有较好的降解效果。
随着Fenton试剂浓度的增加和紫外光强度的提高，难降解有机废水的降解率逐渐提高。
2. 催化剂的影响：引入催化剂后，非均相UV/Fenton体系的反应效率得到显著提高。
不同种类的催化剂对难降解有机废水的降解效果存在差异。
其中，某类催化剂的引入使得难降解有机废水的降解率提高了约30%。
电Fenton法降解甲基橙的机理研究
电Fenton法降解甲基橙的机理研究汤茜;王艳华;迟赫【摘要】本文采用紫外—可见光谱和高效液相色谱对电Fenton法降解模拟偶氮染料甲基橙的降解过程及其机理进行了试验研究,结果表明:电Fenton法降解甲基橙存在偶氮式降解和醌式降解两个复杂的降解历程,甲基橙偶氮基团的未成对电子先与反应体相中的·OH结合,分解为多种芳香类物质,接着·OH进一步进攻苯环大π键,生成对苯二酚、苯醌等小分子物质,甚至最终氧化成CO2和H2O.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2011(018)005【总页数】5页(P37-41)【关键词】电Fenton法;甲基橙;紫外-可见光谱;高效液相色谱;降解机理【作者】汤茜;王艳华;迟赫【作者单位】吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000;中交第一公路勘察设计研究院有限公司,西安710086;吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】X703.120世纪80年代以来，高级氧化技术引起了世界各国环境科技界的广泛重视。
它的特点是通过物理或化学手段产生氧化能力很强的活性自由基，这些自由基能够有效分解有机污染物，甚至彻底地将有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和矿物盐等无害无机物，不会产生新的污染［1，2］。
电Fenton法作为高级氧化技术之一，可用于降解染料废水，但目前对其氧化降解过程及降解机理的研究缺乏详细的报道［3，5］。
为此，笔者以甲基橙溶液作为研究对象，通过试验对电Fenton法解解甲基橙的降解过程进行了定性分析，以探讨其降解机理。
1.1 试验试剂与仪器试验试剂有：甲基橙（分析纯，上海试剂三厂）；硫酸亚铁（FeSO4·7 H2O）（分析纯，沈阳市新化试剂厂）；无水硫酸钠（分析纯，沈阳市华东试剂厂）；浓硫酸（分析纯，葫芦岛市化学试剂厂）；氢氧化钠（分析纯，沈阳化学试剂厂）；甲醇（色谱纯，天津四友生物医学技术有限公司）。
芬顿反应与TiO_2光催化氧化甲基橙的研究
[收稿日期] 2004-08-20[作者简介] 吴光辉(1968-),男,副教授,研究方向为光催化防雾玻璃及光敏胶的制备与应用。
芬顿反应与T iO 2光催化氧化甲基橙的研究吴光辉,杨 莉,吴少林(南昌航空工业学院环境与化学工程系 330034)[关键词] 芬顿反应;光催化氧化;甲基橙[摘 要] 分别采用Fe 2+及T iO 2作为光催化剂,考察了它们对甲基橙的降解率。
结果表明:在芬顿反应体系中加入NaOH 时,可有效地阻止反应的进行;pH =4时,光催化氧化率最高;甲基橙溶液浓度越低,光催化氧化效果越好;改进后的光催化剂对甲基橙的分解率明显提高,不会生成草酸的铁盐沉淀;H 2O 2+FeC 2O 4、H 2O 2+FeS O 4、T iO 2三种体系的光催化性能大小依次为H 2O 2+FeC 2O 4>T iO 2>H 2O O 2+FeS O 4。
[中图分类号] T Q 314.24+2 [文献标识码] A [文章编号] 1001-4926(2004)03-0065-04R esearch of photocatalytic oxidation for fenton reaction andTiO 2on Methyl OrangeWu G uanhui ,Y ang Li ,Wu Shaolin(Nanchang Institute o f Aeronautical Technology ,Jian xi 330034)Abstract :By using Fe 2+and T iO 2as photocatalysts ,the degradations on methyl orange were investigated.The results dem onstrated that the re 2action was prevented effectively in the fenton reaction system when NaOH was added ;the efficiency on photocatalytic oxidation was highest when pH =4and better when the concentration of methyl orange was lower.The degradation of methyl orange was prom oted greatly when pho 2tocatalyst was m odified and the deposition of FeC 2O 4disappeared.The photocatalytic activities of H 2O 2+FeS O 4、H 2O 2+FeC 2O 4、T iO 2were in turn H 2O 2+FeC 2O 4>T i 2>H O 2>FeS O 4.K ey w ords :Fenton reaction ;Phtotcatalytic oxidation ;Methyl orange光催化氧化有机物使其分解为小分子物质,从而去除其对环境的污染,是最近几十年来比较热门的研究课题。
电fenton法降解甲基橙的机理研究
电fenton法降解甲基橙的机理研究
电Fenton法降解甲基橙(Methyl Orange,MO)是指利用电Fenton法降解瘦肉颜料中的甲基
橙染料的废水处理技术，这种技术通过在电极之间施加电场来产生活性氧，实现对有毒物质的降解和去除。
电极之间的电场引起氢离子的迁移，形成电子活性的氢自由基（H2•），由于氢自由基具
有自由基反应的活性，并且具有显著的自由基缓冲能力，可以在单质氧（O2）水溶液中生成有毒物质自由基，例如氧化氢（· OH）和过氧化氢（H2O2），有毒物质自由基可以与
污染物发生反应，如果这些污染物包含有氧物质，例如甲基橙，则会生成更多的有毒物质，最终使污染物被氧化，达到污染物降解的目的。
电Fenton法降解的机理非常复杂，因此研究者可以采取各种方法，优化条件，以实现有
效的降解。
例如，提高电压，增加Fe2+/Fe3+的比例，降低pH，改变电极材料等。
这些
改变可以使电Fenton法更有效地降解有毒物质、有害有机物和废水中的甲基橙。
因此电Fenton 法在废水处理中应用广泛，对有毒物质的处理效果良好。
电Fenton法降解
甲基橙的机理主要是使电解质和Fe2+、Fe3+通过电场反应，释放出氧化性自由基，形成
自由基反应的聚合物和有机氧化产物，从而实现废水中染料有效的降解去除。
非均相Fenton催化剂Fe3O4降解亚甲基蓝
非均相Fenton催化剂Fe3O4降解亚甲基蓝殷井云;罗平;梁柱;陈维雨思;张宇峰【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(036)010【摘要】采用水热法合成磁性Fe3O4纳米微球,将其作为催化剂与H2O2组成非均相Fenton体系降解亚甲基蓝(MB),并对Fe3O4纳米颗粒进行了TEM、XRD表征.对初始pH值、H2O2投加量、Fe3O4投加量等条件进行了试验,考察了催化剂的重复利用性能.结果表明:pH值为3、H2O2浓度为0.4mL/L、催化剂投加量为1.2 g/L、反应温度T=30℃、振荡速度为150 r/min时降解效果最好,反应2h后MB(150 mg/L)降解率为99.6％,催化剂重复利用3次降解效果仍良好.%Hydrothermal method is adopted to synthesize the magnetic Fe3O4 nanocomposites,which serves as the catalyst to degrade methylene blue (MB).Fe3O4 nanoparticles are characterized by TEM and XRD.And catalytic capacity of Fe3O4 and its reusability are evaluated comprehensively.The suitable experimental parameters,including initial pH value,H2O2 concentration and catalyst loading,are also explored.Results show that the optimal degradation performance is achieved when the reaction conditions are set as follows:pH value is 3,concentration of H2O2 is 0.4 mL/L,catalyst loading is 1.2 g/L,reaction temperature is 30 ℃,and a rotary shaker is at 100 r/min.When the reaction lasts 2 h,the degradation rate of MB (150 mg/L) is 99.6％.In addition,the degradation efficiency of catalyst is still satisfactory after repeating three times.【总页数】5页(P18-22)【作者】殷井云;罗平;梁柱;陈维雨思;张宇峰【作者单位】南京工业大学环境学院,江苏南京211816;南京工业大学环境学院,江苏南京211816;南京工业大学环境学院,江苏南京211816;南京工业大学环境学院,江苏南京211816;南京工业大学环境学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TU992.3【相关文献】1.非均相UV/Fenton光催化降解亚甲基蓝染料废水 [J], 陈娴;高永;徐旭2.钢渣非均相类 Fenton 反应降解亚甲基蓝的研究 [J], 杨合;王振;韩冲;薛向欣3.Fe3O4@SiO2微球作为非均相Fenton催化剂结合超声降解亚甲基蓝模拟废水[J], 田学鹏;殷井云;陈维雨思;刘仁彬;张宇峰4.非均相类Fenton纳米催化剂α-Fe2O3-Co3O4的制备及降解亚甲基蓝模拟废水研究 [J], 刘岿;张建斌;葛勐5.Fe/硅藻土非均相Fenton降解亚甲基蓝染料废水研究 [J], 李理;宁门翠;徐静;程永伟;黄力因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然铁电气石fenton反应降解甲基橙效能和机理研究
作者:李艳
学位授予单位:哈尔滨理工大学
引用本文格式:李艳天然铁电气石Fenton反应降解甲基橙的效能与机理研究[学位论文]硕士 2012
芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究
芬顿氧化法降解水溶液中甲基橙的研究作者：孟宁欧晓霞秦雷云何雪平崔子硕王驭晗来源：《绿色科技》2018年第08期摘要：进行了芬顿体系催化氧化降解染料甲基橙水溶液的研究，考察了pH值、Fe2+和H2O2投加量、温度等因素在对甲基橙降解率的影响。
结果表明：在室温20℃下，pH=3.0、[Fe2+]。
=0.4 mmol/L[H2O）2]。
=1.2 mmol/L的条件下，反应30 min后，甲基橙水溶液（30 mg/L）的降解率达到90%。
升高反应温度，有利于Fenton体系中甲基橙的降解，但影响并不显著。
结果可为利用芬顿体系处理含甲基橙的印染废水提供理论依据。
关键词：芬顿;甲基橙;降解中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1674-9944（2018）8-0061-031 引言印染纺织工业排放的大量废水，组成多变，因含有大量的染料造成了对环境的严重污染，降低水的透明度和阳光的穿透深度，从而影响自然水体的光合作用活性和溶解氧量。
其中，偶氮染料废水色度高、有机组分复杂、化学性质稳定、微生物降解难，是较难治理的有机废水[1]。
目前印染废水不能达标排放，往往是色度因素[2]，因此印染废水的脱色是印染行业的主要环保问题。
高级氧化技术基丁羟基自由基·OH（标准氧化还原电位为2.8 V）的强氧化性，被认为是处理难降解有机废水有发展前景的方法;其中芬顿（ Fenton）氧化法具有操作过程简单、反应物易得、无需复杂设备且对环境友好等优点，在印染[2，3]、制革[4]、制药[6]等废水的预处理和深度处理过程中得到了较为广泛的研究和应用。
甲基橙（methyl orange，MO）是染料废水中较难降解的一种偶氮类化合物，已有报道利用含铁的柱撑膨润土[6]、FeVO4[7]等光催化剂降解甲基橙溶液。
本文以甲基橙溶液为模拟偶氮染料废水，着重考察Fenton法对MO脱色的工艺性能及其主要影响因素。
2 材料与方法2.1 仪器及试剂主要仪器有：722光栅分光光度计（上海分析仪器厂），PHS 25型酸度计（上海雷磁仪器厂），电热恒温鼓风干燥箱DHG - 9246A（上海精宏实验设备有限公司），DF- 101S集热式磁力加热搅拌器（大连科锐牛物工程有限公司）;主要试剂有甲基橙、过氧化氢（H2O2，质量分数30%）、硫酸亚铁铵、氯化氢、氢氧化钠，均为分析纯。
微波助类Fenton降解甲基橙印染废水催化剂的制备与应用[发明专利]
![微波助类Fenton降解甲基橙印染废水催化剂的制备与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/da1272e776c66137ef0619cc.png)
专利名称：微波助类Fenton降解甲基橙印染废水催化剂的制备与应用
专利类型：发明专利
发明人：徐东彦,戴萍,程飞
申请号：CN201410620523.6
申请日：20141106
公开号：CN104549279A
公开日：
20150429
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种微波助类Fenton降解甲基橙印染废水催化剂的制备与应用。
本发明的技术方案是采用甲烷为碳源在LaNiO前驱体上原位沉积制备碳纳米管的副产物杂质碳为原料，经纯化处理后作为载体，通过浸渍法负载α-氧化铁活性组分，然后将这种催化剂放入甲基橙模拟印染废水中，加入适量HO，采用微波辐照对甲基橙进行降解。
本发明的催化剂本身有良好的微波吸收性能，同时能与HO耦合形成非均相类Fenton体系，从而协同催化氧化处理含甲基橙废水，催化效率高。
本发明的碳载氧化铁催化剂还具有磁性，使其易于分离回收、可重复使用。
申请人：青岛科技大学
地址：266061 山东省青岛市崂山区松岭路99号
国籍：CN
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磁性镁铝水滑石的制备及非均相Fenton降解甲基橙
工业安全与环保
2020 年第 46 卷第 10 期
Industrial Safety and Environmental Protection October 2020
· 58·
水污染治理
磁性镁铝水滑石的制备及非均相 Fenton 降解甲基橙 ∗
Abstract Mg-Al hydrotalcites were prepared by coprecipitation method and synthesized Mg-Al hydrotalcites were
loaded with Fe3 O4 nanoparticle to prepare magnetic hydrotalcites by in situ oxidation precipitation method. The catalysts obtained were characterized by X-ray powder diffraction( XRD) ,Fourier transform infrared spectroscopy( FTIR)
(1. Research Center for Green and Intelligent Coal Chemical Engineering,School of Chemistry and Chemical Engineering,
Wnce and Technology Wuhan 430081)
Key Words Mg-Al hydrotalcite Fe3 O4 magnetic hydrotalcite Fenton degradation methyl orange
0 引言
《锰基非均相类芬顿催化剂的制备及其降解四环素废水的研究》范文
《锰基非均相类芬顿催化剂的制备及其降解四环素废水的研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，四环素类抗生素废水的处理问题已成为环境科学领域的重要研究课题。
四环素类抗生素因具有抗菌性强、应用广泛等特点，被大量使用于人类医药、畜牧养殖和农业活动中，其残留物通过废水排放进入水体环境，给水生态系统的平衡和人类健康带来了潜在的威胁。
因此，寻找一种高效、环保的催化剂降解四环素废水具有重要的实际意义。
本研究针对这一需求，设计并制备了锰基非均相类芬顿催化剂，并对其降解四环素废水的性能进行了深入研究。
二、锰基非均相类芬顿催化剂的制备1. 材料与方法本研究所用材料主要包括锰盐、载体、表面活性剂等。
催化剂的制备过程主要包括浸渍法、干燥、焙烧等步骤。
通过控制制备过程中的参数，如温度、时间、浓度等，优化催化剂的制备条件。
2. 催化剂的表征利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）等手段对所制备的锰基非均相类芬顿催化剂进行表征，以了解其组成、结构、形貌等性质。
三、催化剂降解四环素废水的性能研究1. 实验方法以四环素废水为研究对象，通过模拟实验，研究锰基非均相类芬顿催化剂对四环素废水的降解效果。
实验过程中，控制反应条件如pH值、反应时间、催化剂投加量等，以探究最佳的反应条件。
2. 结果与讨论实验结果表明，锰基非均相类芬顿催化剂在适宜的反应条件下，对四环素废水具有较好的降解效果。
通过分析反应过程中的中间产物，探讨了四环素的降解路径和机理。
同时，通过对比实验，分析了催化剂的稳定性和重复使用性能。
四、结论本研究成功制备了锰基非均相类芬顿催化剂，并对其降解四环素废水的性能进行了深入研究。
结果表明，该催化剂在适宜的反应条件下，对四环素废水具有较高的降解效率和良好的稳定性。
通过分析催化剂的组成、结构和形貌，以及四环素的降解路径和机理，为进一步优化催化剂的制备条件和反应条件提供了理论依据。
此外，催化剂的重复使用性能表明，其具有较好的实际应用前景。
一种红壤热解制备异相芬顿催化剂的方法
一种红壤热解制备异相芬顿催化剂的方法随着工业化和城市化进程不断加快，环境污染问题也日益严重。
寻找高效、低成本的污染物处理方法变得尤为重要。
芬顿反应由于其高效、环境友好等特点而备受关注，而其异相催化剂的制备方法更成为研究热点之一。
本文介绍了一种利用红壤矿物作为原料，通过热解制备异相芬顿催化剂的方法，旨在为环境领域的污染物处理提供新思路和方法。
1. 背景芬顿反应作为一种重要的氧化降解方法，在废水处理领域有着广泛的应用。
其基本反应为Fe2+和H2O2在酸性条件下产生的自由基和活性氧物种对有机废水中的有机污染物进行氧化降解。
然而，传统的芬顿反应存在反应速率慢、副产物生成多等问题，因此需要利用催化剂来改善反应条件。
而以铁为活性中心的异相芬顿催化剂因其稳定性高、再生性好等优点而备受关注。
2. 红壤热解制备异相芬顿催化剂的方法- 原料选择：红壤是一种具有丰富铁铝氧化物的矿物，其中含有丰富的铁资源。
通过热解红壤可以得到具有良好结构和表面性质的铁铝氧化物，适合用于制备异相芬顿催化剂。
- 热解工艺：将红壤粉末置于炉内，通过控制升温速率和保温时间，使其发生氧化还原反应并形成具有高活性的铁铝氧化物颗粒。
热解温度和时间是影响催化剂性能的重要因素，需要通过实验确定最佳的制备条件。
- 表征分析：对制备的铁铝氧化物进行表面形貌、结晶结构、比表面积等性质的测试分析，以确认其具有良好的催化性能。
- 催化性能测试：将制备的铁铝氧化物作为异相芬顿催化剂应用于染料废水的降解反应中，通过监测降解率、TOC去除率等指标评价催化剂的性能。
3. 研究意义通过利用红壤热解制备异相芬顿催化剂，不仅能够有效利用红壤资源，降低制备成本，还可以得到具有良好催化性能的铁铝氧化物催化剂，为废水处理领域提供新的解决方案。
该方法也可为其他铁铝氧化物材料的制备提供参考和借鉴。
4. 结论红壤热解制备异相芬顿催化剂的方法具有制备简单、成本低廉、催化性能良好等优点，对于解决废水处理中的有机污染物具有重要的应用价值。
以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解
以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解阿旺次仁;李红娜;唐哲仁;彭怀丽;朱昌雄;李锺斗;方建雄【摘要】为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料---Quantum Energy?Radiating Material(下称QE)为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量(以ρ计)、?OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c(H2O2)、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ(甲基橙)为50 mg∕L、QE投加量为5 g∕L、c(H2 O2)为100 mmol∕L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min 后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为?OH淬灭剂,随着c(叔丁醇)的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明?OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.%'Quantum Energy? Radiating Material' (QE), a type of clay mineral material, was applied in the degradation of azo dye ( represented by methyl orange ) . The synergistic effects of both static adsorption and heterogeneous Fenton-type catalyst of QE were systematically analyzed, and their effects on methyl orange degradation under different influencing factors were also discussed. The degrading mechanism of methyl orange with QE was then discussed based on the monitoring of ferrous ion, total iron and hydroxyl free radicals during the whole process. The resultsshowed that QE showed good adsorption capacity, and the effectiveness of degradation of methyl orange was influenced by pH, temperature, the concentration of H2 O2 and the dosage of catalyst when QE was used as the heterogeneous Fenton-type catalyst. The removal rate of methyl orange could reach 99% under the optimized conditions of 50 mg∕Lρ(methyl orange), 5 g∕L ρ(QE), 100 mmol∕L c( H2 O2 ) ;pH 2. 0 and temperature 60℃ for 40 min. Furthermore, the production of?OH and its significant function in methyl orange degradation was demonstrated after tertiary butanol was added as the scavenger of?OH in the system. In combination with the monitoring data of the Fe2+and total Fe in the process, it was indicated that the degradation of methyl orange was the synergic result of adsorption with QE, and reactions in homogeneous and heterogeneous phases as well. These results showed that application of QE through adsorption and oxidation is effective in disposing wastewater with methyl orange.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2017(030)011【总页数】8页(P1769-1776)【关键词】甲基橙;非均相类芬顿;催化剂;矿物材料;吸附;降解【作者】阿旺次仁;李红娜;唐哲仁;彭怀丽;朱昌雄;李锺斗;方建雄【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队,北京100081;韩国(株)量子能技术研究所,韩国仁川 431-804;韩国纽约州立大学QELBY 研究院,韩国仁川 406-840【正文语种】中文【中图分类】X592矿物材料以其优越的物化性能和低廉的价格，在环保领域有着广阔的应用前景[1]. 近些年来，矿物质材料作为类芬顿反应催化剂在处理染料废水中得到了广泛的应用，表现出降解率高、处理成分浓度低、适用性强、无二次污染等特点[2]. 已有的报道表明，黄铁矿[3]、针铁矿[4]、蒙脱石[5]、含铁黏土矿物[6-7]等矿物，由于自身含铁量高或负载铁的能力强等原因，在利用芬顿技术处理有机污染物中起到重要的作用. 余力等[8]在通过电气石作为类芬顿催化剂降解BPA(双酚A)的研究中发现，电气石不仅提供铁源引发类芬顿反应，同时其自身的自极化效应产生的静电场，促进了Fe3+和Fe2+之间的电子传递，有助于催化效率的提高. 同时，矿物质材料具有吸附性能高、离子交换效应、比表面积大等多种优点[9-10]. 一些矿物对染料废水中污染物表现出良好的吸附性能，如天然沸石[11]、膨润土[12]、蛭石[13]、硅藻土[14]等在处理染料废水中得到广泛的应用.ZHANG等[15]制备一种介孔Cu/MnO2材料作为类芬顿催化剂，降解苯并三唑的结果表明，该材料通过吸附协同催化氧化，能高效降解苯并三唑，并表明该材料的吸附及催化活性均高于单加MnO2和CuO类芬顿反应体系. Jafari等[16]通过活性炭负载纳米Fe3O4作为过硫酸盐活化剂催化氧化四环素的研究表明，通过吸附协同催化氧化可高效降解四环素. 将矿物材料对有机污染物吸附作用与非均相类芬顿催化氧化协同降解有机污染物的相关研究目前较为鲜见. 因此，如果将矿物材料吸附功能协同类芬顿催化氧化技术降解有机污染物，对于去除废水中有机污染物的具有一定的应用价值.以韩国特有的长石类黏土矿物为原料，经特殊方式加工后制成的环境友好材料“Quantum Energy® Radiating Material”(以下简称QE)[17,19]是一种多功能、多用途的高新材料，在畜禽粪便堆肥、农业种植增效、纺织纤维蓄热保温以及电气设备制作等很多领域[18-19]都表现出极大的应用潜力.QE具有良好的吸附作用，同时也可作为非均相类芬顿反应催化剂，通过吸附协同催化氧化，高效降解水中有机污染物. 该研究以偶氮染料——甲基橙为例，详细分析了不同试验条件下QE对甲基橙降解效率的影响，并探讨了QE降解甲基橙的发生机制，以期对目前水处理领域高效低廉地去除甲基橙等有机污染物的研究提供理论和试验支撑.QE由韩国(株)量子能技术研究所提供，该材料由韩国庆南地区采集的特有的长石类黏土矿物(Osaekhyulto)经过筛选、去除有害重金属、高温煅烧、发酵制成，理化性质和材料表征及具体制备工艺见文献[17-19]，其成分含量如表1所示.该研究中用到的所有化学试剂均购自国药集团某公司.对催化剂QE进行SEMEDS(扫描电镜)表征、XRD(X射线衍射)分析、BET(比表面积)测试. 探究了QE的表面形貌、元素成分、物相组成. SEMSED表征采用日立S4800扫描电镜(日本Hitachi公司)；XRD表征采用D8 ADVANCE X射线衍射仪(德国布鲁克AXS公司)；BET测试采用ASAP2020的比表面积测试仪(美国麦克公司).为了初步确认QE对甲基橙的吸附及催化氧化的效果，构建了7种不同的反应体系(见表2)，考察甲基橙的去除效果.1.3.2 甲基橙催化氧化试验在250 mL锥形瓶中分别加入100 mL甲基橙溶液，通过0.1 molL的HCl和NaOH溶液调节pH，加入一定量的QE，以180 rmin的转速，在25 ℃下振荡10 min，待吸附平衡后加入H2O2，置于一定温度的水浴锅中进行催化氧化反应，在选定的时间内取样，过0.45 μm过滤，采用分光光度法在甲基橙最大吸收波长(465 nm)处绘制甲基橙标准曲线，并测定滤液中的ρ(甲基橙)，通过式(1)计算甲基橙去除率. 同时通过邻菲罗啉分光光度法[20]测定ρ(Fe2+)和ρ(总Fe)，考察反应过程中溶出的Fe2+和总Fe析出量(以ρ计)的变化，通过叔丁醇作为·OH的捕获剂，抑制甲基橙的降解，考察反应过程中·OH对甲基橙降解的影响. 在不同因素对甲基橙去除率影响的试验中，除各因素的变化外，ρ(甲基橙)均为50 mgL，QE投加量均为5 gL，c(H2O2)均为100 mmolL，pH均为2、温度均为50 ℃.式中：φ为甲基橙去除率，%；A0为初始ρ(甲基橙)，mgL；At为t时刻ρ(甲基橙)，mgL.QE的形貌特征如图1所示. 由图1可知，QE的表面粗糙不平整、有晶体伸出，这有利于QE对有机污染物的吸附. 由图2(a)可见，QE中主要元素成分为O、Si，还含有一定量的Fe、C、Ca、K、Na. 由图2(b)可见，QE作为矿物复合材料，其物相成分比较复杂，经过与不同矿物的标准卡片对照发现，主要为钠长石、钠钙长石、金云母、蒙脱石、片沸石、铁透闪石. 另外，通过BET法测定QE比表面积为25.41 m2/g，平均孔径为17.56 nm，因此QE具有良好的比表面积，有助于污染物质的吸附及表面发生催化反应.2.2 不同体系对甲基橙去除率的影响由图3可见，在反应100 min后，H2体系对甲基橙去除效果不佳，最终去除率不到5%. 而在Q2、Q4、Q7体系中，由于QE的吸附作用，甲基橙溶液去除率明显提高，当pH=2时，去除率>60%；在pH=4和pH=7时，甲基橙去除率分别为22%和13%，但明显差于pH=2时. pH对甲基橙吸附性能起到了很大的影响，主要原因可能是甲基橙作为指示剂，其分子式和溶液颜色可随着pH的变化而变化，甲基橙的pKa是3.46，在pH<3.64时甲基橙分子作为带负电荷的物质存在，直到pH在3.64后甲基橙以中性物质存在，而在高pH下甲基橙分子带微弱的正电荷. 因此，在pH为2时，甲基橙分子带大量的负电荷，而QE表面由于过多的H+带大量的正电荷，这有助于甲基橙和吸附剂之间形成可观的静电吸附作用[21-22]. 这与Subbaiah等[23-24]的研究结果一致. 在QH2、QH4、QH7体系中，甲基橙去除率进一步提高，100 min后QH2体系中甲基橙去除率达到99%以上. 这说明了在特定条件下，QE作为吸附剂及类芬顿反应催化剂，可以有效地促进甲基橙的去除，QE的吸附作用为类芬顿反应提供了更多的表面催化能力，并加快了反应体系的去除效率.初始pH对甲基橙的降解的影响如图4(a)所示. 由可图4(a)见，pH从2增至7，甲基橙的去除率逐渐降低. 这是由于低pH有利于产生更多的·OH取进攻目标分子，而当pH>4时可导致H2O2不稳定，分解成H2O和此外，反应体系在低pH条件下促进了甲基橙分子在QE表面的吸附. 同时，低pH有利于QE中Fe的析出，从而与H2O2反应生成更多的·OH.由图4(b)可见，随着QE投加量(1、3、5、10 g/L)的增加，甲基橙的去除率增加. 这是由于反应体系中的活性点位增加，吸附和催化效率均增加所致. 当QE投加量为10 g/L时，在10 min内甲基橙去除率已经达到95%；当QE投加量为1 g/L 时，反应体系初始阶段由于催化剂用量较少，吸附作用不明显，因此初始阶段反应速率较慢，而随着反应过程中溶出的Fe逐渐增多，溶液中发生的均相芬顿反应生成了·OH，甲基橙去除率增加.由图4(c)可见，甲基橙去除率没有随c(H2O2)的增大而增大. c(H2O2)为50 mmolL时，起始20 min 内对甲基橙去除效果最好，而c(H2O2)为10 mmolL 的反应体系优于c(H2O2)为100 mmolL对甲基橙的去除效果. 当反应进行到20min以后，3种不同c(H2O2)对甲基橙的去除效果没有明显差别，在100 min时去除率均在98%以上，这说明，QE对甲基橙的去除效率不随c(H2O2)增高而增高，其主要原因是由于·OH与H2O2和Fe2+均可发生反应〔见式(2)〕[26].初始ρ(甲基橙)的影响如图4(d)所示. 由图4(d) 可见，随着初始ρ(甲基橙)的增大，甲基橙去除效率逐渐降低，初始ρ(甲基橙)为10和25 mgL时，20 min内甲基橙去除率分别为93%和94%；当ρ(甲基橙)为100 mgL时，20 min时甲基橙去除率为88%，反应100 min时则达到95%以上. 究其原因，当体系中ρ(甲基橙)较低时，QE吸附了更多比例的甲基橙，同时，QE表面和溶液析出的Fe2+与H2O2进行反应，生成的·OH氧化降解了甲基橙. 高ρ(甲基橙)在QE表面接触到更多的催化点，形成非均相类芬顿反应，此外析出的Fe2+对于在溶液中发生芬顿反应，从而将高浓度甲基橙迅速降解.由图4(e)可见，由于吸附阶段各甲基橙溶液均放置于摇床同一温度下进行振荡，因此各组去除率均无差别；而在催化氧化阶段，随着反应温度的不同，各体系甲基橙的去除率有了明显的变化. 当60 ℃时，10 min内甲基橙去除率达到95%，并在60 min内去除率已达到100%，这与文献[27]报道的结果一致，产生这种现象的原因可能是随着温度的增加，反应物分子平均动能增大，溶液中平均动能增大，反应速率提高[28]，从而有利于甲基橙的降解. 然而在初始温度为30 ℃时，反应100 min时甲基橙去除率到达93%. 此外，反应进行到100 min时，初始温度在40 ℃以上的反应体系均达到95%以上.在类芬顿体系中溶解性Fe对催化剂的评价与降解机理具有重要的意义. 在初始为ρ(甲基橙)为50 mgL、QE投加量为5 gL、c(H2O2)为100 mmolL、pH为2、温度为50 ℃下，测定了总Fe和Fe2+在反应溶液中的析出的情况. 当pH为2时，溶液中总Fe析出量达到8.54 mgL；在pH为4、7时，溶液中总Fe析出量分别为2.50和0.25 mgL. 这说明低pH是QEH2O2 体系引起类芬顿反应的关键因素之一. 结合不同体系对甲基橙去除率影响的结果，当pH为2时，QE对甲基橙的吸附效果最好. 因此，在进一步试验中测定了反应体系在pH为2时，Fe2+和总Fe析出量的变化趋势，结果如图5所示. 当溶液pH为2时，总Fe析出量随着反应时间逐渐增多，100 min内达到8.54 mgL. 而Fe2+析出量在反应的前40 min持续增长，40 min时溶液中Fe2+析出量达到3.27 mgL，40 min后出现下降，这一趋势与XU等[29]的研究结果相一致. 在pH为2的体系中，Fe2+、Fe3+引发的均相芬顿氧化反应见式(3)；而Fe3+与H2O2反应生成自由基的活性较低. 反应初始阶段Fe2+与H2O2产生的大量自由基引发了甲基橙的快速降解，然而后期降解则受限于反应〔见式(4)〕[30]. 这一点也从Fe2+的变化得以验证.一些研究者通过叔丁醇作为类芬顿反应自由基捕获剂确定反应体系中生成·OH(叔丁醇与·OH反应速率为KOH=6.0108 mol(L·s))[31-32]，叔丁醇能有效捕获·OH，从而抑制甲基橙的降解. 为了探究QEH2O2 体系中·OH的存在，在初始ρ(甲基橙)为50 mgL、QE投加量为5 gL、c(H2O2)为100 mmolL、pH为2、温度为50 ℃下，加入不同浓度的叔丁醇从而抑制甲基橙降解，间接证明溶液中生成·OH. 由图6可以看出，随着c(叔丁醇)的增高，甲基橙去除率随之下降. 当溶液中未加入叔丁醇时，甲基橙去除率为99%，而c(叔丁醇)为200 mmolL时，甲基橙去除率为84%，甲基橙的降解被抑制，这说明甲基橙的降解主要来自·OH的氧化. 另外，添加叔丁醇后溶液中甲基橙去除率>80%，这是由于QE自身的吸附作用，一部分甲基橙被QE所吸附，而并未在表面催化氧化，另一部分溶液中的甲基橙则可能由氧化性较弱的自由基·O2-、HO2·所氧化. 在试验过程中未添加叔丁醇的反应体系在100 min后催化剂表面为自身颜色(灰色)，而添加叔丁醇的反应体系中催化剂表面为甲基橙颜色，进一步说明了QE吸附了甲基橙，并未完全催化降解.QEH2O2体系对甲基橙的降解与铁氧化物与H2O2形成的类芬顿反应机理相似，降解过程可分为两部分：①在低pH的情况下，溶液中由于Fe2+的溶出形成均相的芬顿反应[33]；②QE表面的Fe2+Fe3+与溶液中的H2O2和O2形成非均相类芬顿反应. 结合相关研究[34-36]，溶液中的Fe2+和Fe3+与溶液中的H2O2发生一系列链式反应〔见式(5)～(7)〕，并产生了·OH游离于甲基橙溶液中. 而催化剂表面在体系中的反应可能需要考虑催化表面活性物的吸附和活性物质的生成，吸附在QE表面的甲基橙和H2O2与QE形成表面复合体，进而与QE表面裸露的Fe2+和Fe3+相互作用. QE为矿物材料，晶格内存在大量矿物阳离子沿晶格不同方向裸露于表面，在溶液中的水分子作用下，易溶于水中，发生第一部分的反应. 同时，表露和吸附状态下的Fe2+和Fe3+与氧化剂H2O2和O2发生反应〔见式(8)～(10)〕. 此外，在溶液内和QE表面均产生的自由基如·OH、HO2·、·O2-，由于这些自由基存在竞争性反应[32]，并与Fe2+和Fe3+和H2O2作用，对于氧化反应的过程具有一定的影响〔见式(11)～(16)〕. 最终，甲基橙被溶液中产生的自由基以及吸附状态下催化剂表面产生的自由基的协同降解.均相芬顿反应：非均相类芬顿反应(≡代表矿物表面结构)：均相与非均相催化中自由基的竞争性反应(≡代表矿物表面结构)：a) 通过不同体系对甲基橙去除的效果，确认了QE对甲基橙具有吸附作用，在pH 为2时甲基橙去除率达到66%，同时QE可作为类芬顿反应催化剂，通过吸附协同催化氧化甲基橙去除率可达到99%.b) 通过构建QEH2O2体系，研究了5种不同因素对甲基橙去除率的影响，低pH、QE用量增多、低ρ(甲基橙)、温度升高均有利于QE对甲基橙去除. 甲基橙去除率不随c(H2O2)的增加而增加，因此综合各因素选择低c(H2O2)下更合理，最佳降解条件：ρ(甲基橙)为50 mgL、QE投加量为5 gL、c(H2O2)为100 mmolL、pH 为2、温度为60 ℃，反应40 min后甲基橙去除率可达到99%.c) 通过构建QEH2O2体系，确认了pH是溶液中Fe析出的关键因素，当pH为2时溶液中总Fe析出量达到8.54 mgL；通过在体系中加入叔丁醇间接证明了·OH 在甲基橙降解中的关键作用，当溶液中未加入叔丁醇时，甲基橙去除率为99%，而溶液中c(叔丁醇)为200 mmolL时，甲基橙去除率为84%.d) QEH2O2体系对甲基橙降解机理：反应体系由均相和非均相类芬顿反应共同作用于溶液中和吸附在QE表面的甲基橙，从而起到高效去除效果.【相关文献】[1] BIBI I,ICENHOWER J,NIAZI N K,et al.Environmental materials and waste:resource recovery and pollution prevention[M].New York:Elsevier Science Publishing Company Inc.,2016:543-567.[2] JIE He,YANG Xiaofang,MEN Bin,et al.Interfacial mechanisms of heterogeneous Fenton reactions catalyzed by iron-based materials:a review[J].Journal of Environmental Sciences,2016,39(1):97-109.[3] BARHOUMI N,OTURAN N,OLVERA-VARGAS H,et al.Pyrite as a sustainable catalyst in electro-Fenton process for improving oxidation of sulfamethazine:kinetics,mechanism and toxicity assessment[J].Water Research,2016,94:52-61.[4] WANG Yan,GAO Yaowen,CHEN Lu,et al.Goethite as an efficient heterogeneous Fenton catalyst for the degradation of methyl orange[J].Catalysis Today,2015,252:107-112.[5] FIDA H,ZHANG G,GUO S,et al.Heterogeneous Fenton degradation of organic dyes in batch and fixed bed using La-Fe montmorillonite as catalyst[J].Journal of Colloid & Interface Science,2016,490(15):859-868.[6] AUSAVASUKHI A,SOOKNOI T.Catalytic activity enhancement by thermal treatment and re-swelling process of natural containing iron-clay for Fenton oxidation[J].Journal of Colloid & Interface Science,2014,436:37-40.[7] INCHAURRONDO N,FONT J,RAMOS C P,et al.Natural diatomites:efficient green catalyst for Fenton-like oxidation of Orange II[J].Applied Catalysis B:Environmental,2016,181:481-494.[8] 余力.超声助电气石类芬顿及电气石负载TiO2光催化降解水中双酚A的研究[D].天津:南开大学,2014:26-27.[9] ESPAA V A A,SARKAR B,BISWAS B,et al.Environmental applications of thermally modified and acid activated clay minerals:current status of the art[J].Environmental Technology & Innovation,2016.doi:10.1016/j.eti,2016.11.005.[10] LI Gang,GUO Shuhai,HU Jinxuan.The influence of clay minerals and surfactants on hydrocarbon removal during the washing of petroleum-contaminated soil[J].ChemicalEngineering Journal,2016,286:191-197.[11] MIRZAEI N,HADI M,GHOLAMI M,et al.Sorption of acid dye by surfactant modificated natural zeolites[J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,2015,59:186-194.[12] SELIM K A,YOUSSEF M A,ABD E F H,et al.Dye removal using some surface modified silicate minerals[J].International Journal of Mining Science andTechnology,2014,24(2):183-189.[13] ST AWIN′SKI W, A,FREITAS O,et al.Simultaneous removal of dyes and metal cations using an acid,acid-base and base modified vermiculite as a sustainable and recyclable adsorbent[J].Science of the Total Environment,2017,576(1):398-408.[14] LI Jian,GUAN Peng,ZHANG Yan,et al.A diatomite coated mesh with switchable wettability for on-demand oil/water separation and organic pollutantsadsorption[J].Separation & Purification Technology,2017,174:275-281.[15] ZHANG Yuting,LIU Cao,XU Bingbing,et al.Degradation of benzotriazole by a novel Fenton-like reaction with mesoporous Cu/MnO2:combination of adsorption and catalysis oxidation[J].Applied Catalysis B:Environmental,2016,199:447-457.[16] JAFARI A J,KAKAVANDI B,JAAFARZADEH N,et al.Fenton-like catalytic oxidation of tetracycline by AC@Fe3O4 as a heterogeneous persulfate activator:adsorption and degradation studies[J].Journal of Industrial & Engineering Chemistry,2017,45:323-333. 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植物法改性类Fenton反应催化剂降解甲基橙
植物法改性类Fenton反应催化剂降解甲基橙秦聪丽;傅吉全【摘要】采用银杏叶和桑叶提取液制备了改性类Fenton反应催化剂并进行了表征分析,研究了溶液初始pH、反应温度、催化剂加入量、甲基橙初始质量浓度等因素对甲基橙降解率的影响,同时考察了催化剂的重复使用效果.表征结果表明:制备出的催化剂为Fe2O3和FeOOH的混合物;桑叶改性催化剂的粒径分布较银杏叶改性催化剂均匀,粒径较小,比表面积较大.实验结果表明:在初始pH为6.23、反应温度60℃、催化剂用量1 g/L、甲基橙初始质量浓度100 mg/L的条件下,银杏叶改性催化剂的甲基橙降解率为99.40％,桑叶改性催化剂的甲基橙降解率为99.96％;碱性条件下,甲基橙降解率仍接近100％,扩宽了反应的pH适用范围,为碱性条件下处理偶氮染料提供了新思路;催化剂重复使用6次之后,甲基橙降解率仍可达到99％.根据反应前后溶液的紫外-可见吸收光谱,初步探讨了降解机理.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】5页(P312-316)【关键词】银杏叶;桑叶;改性;类Fenton试剂;催化剂;降解;甲基橙【作者】秦聪丽;傅吉全【作者单位】北京服装学院材料科学与工程学院,北京100029;北京服装学院材料科学与工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】X703染料废水是水污染控制领域中的有害废水之一，而其中占主要部分的为偶氮染料废水［1］。
偶氮染料在日常生活中被广泛应用，但有些偶氮染料会产生致癌物，从而严重危害人体健康［2-4］。
因此，偶氮染料的处理一直受到人们的关注。
利用Fenton试剂氧化法降解废水中的偶氮染料，是研究者关注的热门话题。
但该方法存在许多不足，如催化剂的分离和重复利用问题以及反应过程中产生的铁泥对环境造成二次污染的问题［5-9］。
植物改性法是利用植物中的某些基团与铁离子进行反应制备铁氧化物［10］。
相对于化学法，该方法具有反应条件温和、对环境危害小、植物来源广等优点，是纳米材料的一种新型绿色合成方法，现已引起学者的广泛关注。
非均相Fenton降解甲基橙染料废水流化床实验
非均相Fenton降解甲基橙染料废水流化床实验
郭蓉蓉;刘欣;陈爽;白建军;张林琳
【期刊名称】《石油化工应用》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】在(25±5)℃下,将β-FeOOH负载在SiO_(2)上得到β-FeOOH/SiO_(2),作为非均相Fenton催化剂,在流化床装置中探究对甲基橙染料废水的降解效果及降解机制,结合XRD、FT-IR表征手段探究β-FeOOH/SiO_(2)在流化床工艺中的适用性、循环利用性以及稳定性。
结果表明,β-FeOOH/SiO_(2)添加量为5.00
g/L,H_(2)O_(2)添加量为0.031 L/L,反应83 min,对250 mg/L甲基橙染料废水的去除率可达100%,COD去除率为88.36%,TOC去除率为67.5%。
β-
FeOOH/SiO_(2)与流化床结合具有适用性较广、去除率高等优点。
【总页数】8页(P90-97)
【作者】郭蓉蓉;刘欣;陈爽;白建军;张林琳
【作者单位】中国石油大学(华东)化学化工学院;中国石化胜利石油管理局有限公司供水分公司
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
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3.非均相Fenton
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第30卷第11期2017年11月环境科学研究Research of Environmental SciencesV〇1.30,N〇.11N o v.,2017阿旺次仁，李红娜,唐哲仁，等.以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解[J].环境科学研究,20n,30(n):1769-1776.A W A N G C i r e n,L I H o n g n a,T A N G Z h e r e n,e i al.C l a y m i n e r a l m a t e r i a l a s c a t a l y s t i n f e n t o n-l i k e r e a c t i o n s f o r d e g r a d a t i o n o f m e t h y l o r a n g e[J].R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,2017,30( 11)：1769-1776.以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解阿旺次仁、李红娜唐哲仁\彭怀丽、朱昌雄、李锺斗2,方建雄31.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队，北京1000812.韩国（株）量子能技术研究所，韩国仁川431-8043.韩国纽约州立大学Q E L B Y研究院，韩国仁川406-840摘要：为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的髙效降解，米用一种黏土矿物材料--------Q uantum E n erg y®R ad iatin g M a t e r ia l(下称Q E)为催化剂，系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用，并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响，同时基于降解过程中F e2+和总F e析出量（以p计）、-0H等的变化过程，探讨了Q E降解甲基橙的作用机制.结果表明，Q E对甲基橙具有良好的吸附作用，同时，其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到p H、温度、C(H2〇2)、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始p(甲基橙）为50m g/L、Q E投加量为5 g/L、c(H202)为100m m o l/L、PH为2、温度为60尤，在该条件下反应40m i n后，甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为*0H淬灭剂，随着C(叔丁醇）的增髙，反应体系中甲基橙的去除率随之下降，说明-0H在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中F e2+和总F e析出量的监测数据表明，体系中Q E对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示，以Q E为催化剂，通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.关键词：甲基橙；非均相类芬顿；催化剂；矿物材料；吸附；降解中图分类号：X592文章编号：1001-6929(2017)11-1769-08文献标志码：A D O I：10. 13198/j. issn. 1001-6929. 2017. 03. 02Clay Mineral Material as Catalyst in Fenton-Like Reactions for Degradation of Methyl OrangeA W A N G Ciren1,LI Hongna1* ,T A N G Zheren1,P E N G Huaili1,Z H U Changxiong1,LEE Jongdoo2,B A H N G Gunwoong31. Agricultural Clear Watershed Group，Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture，Chinese Academ y ofAgricultural Sciences，Beijing 100081，China2.Quantum Energy Research Center，Incheon 431-804，Republic of Korea3.Q E L B Y Institute in State University of New Y o rk，Incheon 431-804，Republic of KoreaA b s t r a c t：‘ Quantum Energy® Radiating M aterial’（Q E)， a type of clay mineral material，was applied in the degradation of azo dye (represented by methyl orange).The synergistic effects of both static adsorption and heterogeneous Fenton-type catalyst of QE were systematically analyzed，and their effects on methyl orange degradation under different influencing factors were also discussed. The degrading mechanism of methyl orange with QE was then discussed based on the monitoring of ferrous io n，total iron and hydroxyl free radicals during the whole process. The results showed that QE showed good adsorption capacity，and the effectiveness of degradation of收稿日期：2016-12-24修订日期：2017-07-08基金项目：韩国量子能公司农业用颗粒（丸）粉末及使用方法在中国农业生产中实用效果测试计划〔开（2015)1〕；国家水体污染控制与治理科技重大专项（2014Z X07101-012-001)作者简介：阿旺次仁（1989-),男（藏族），西藏拉萨人,n g a t s e@163.c o m. *责任作者,李红娜（1986-),女，山西运城人，助理研究员，博士，主要从事农业面源污染控制、农村生活污水深度处理、农村废弃物资源化利用研究，l i h o n g n a828@163.c o m methyl orange was influenced by p H，temperature，the concentration of H202and the dosage of catalyst when QE was used as the heterogeneous Fenton-type catalyst. The removal rate of methyl orange could reach 99%under the optimized conditions of 50m g/L p( methyl o r a n g e)， 5 g/L p( Q E)，100 m m ol/L c(H2〇2)，pH 2. 0and temperature 60丈for 40min. Furthermore，the production of ♦ 0H and its significant function in methyl orange degradation was demonstrated after tertiary1770环境科学研究第30卷butan ol was a d d ed as the sca v en g er o f »0H in the system. In com b in a tion with the m on itorin g data o f the F e2+and total F e in the p r o c e s s, it was in d ica te d that the degrad ation o f m eth yl orange was the syn ergic result o f adsorption with Q E, a n d reaction s in h om og en eou s and h eterog en eou s ph ases as w e ll. T h ese results sh ow ed that a p p lica tio n o f Q E through a d sorp tion a n d ox id a tion is effe ctiv e in d isp os in g w astew ater w ith m eth yl orange.K e y w o r d s：m eth yl o ra n g e；h eterog en eou s F e n to n-lik e；m in eral m a teria l；c a ta ly s is；a d so rp tio n；degradation矿物材料以其优越的物化性能和低廉的价格，在 环保领域有着广阔的应用前景[1].近些年来,矿物质 材料作为类芬顿反应催化剂在处理染料废水中得到 了广泛的应用，表现出降解率高、处理成分浓度低、适 用性强、无二次污染等特点[2].已有的报道表明，黄 铁矿[3]、针铁矿[4]、蒙脱石[5]、含铁黏土矿物[6-7]等矿 物，由于自身含铁量高或负载铁的能力强等原因，在 利用芬顿技术处理有机污染物中起到重要的作用.余力等[8]在通过电气石作为类芬顿催化剂降解B P A (双酚A)的研究中发现，电气石不仅提供铁源引发 类芬顿反应，同时其自身的自极化效应产生的静电 场,促进了 Fe3+和Fe2+之间的电子传递，有助于催化 效率的提高.同时，矿物质材料具有吸附性能高、离 子交换效应、比表面积大等多种优点[9-10].—些矿物 对染料废水中污染物表现出良好的吸附性能,如天然 沸石[11]、膨润土[12]、蛭石[13]、硅藻土[14]等在处理染 料废水中得到广泛的应用.Z H A N G等[15]制备一种介孔Cu/M n02材料作为 类芬顿催化剂，降解苯并三唑的结果表明，该材料通 过吸附协同催化氧化，能高效降解苯并三唑，并表明 该材料的吸附及催化活性均高于单加M n02和Cu0 类芬顿反应体系.Jafari等[16]通过活性炭负载纳米 Fe304作为过硫酸盐活化剂催化氧化四环素的研究 表明,通过吸附协同催化氧化可高效降解四环素.将 矿物材料对有机污染物吸附作用与非均相类芬顿催 化氧化协同降解有机污染物的相关研究目前较为鲜见.因此，如果将矿物材料吸附功能协同类芬顿催化 氧化技术降解有机污染物，对于去除废水中有机污染 物的具有一定的应用价值.以韩国特有的长石类黏土矿物为原料，经特殊方 式加工后制成的环境友好材料“Quantum Energy® Radiating Material”（以下简称 Q E)[17，19]是一•种多功 能、多用途的高新材料，在畜禽粪便堆肥、农业种植增 效、纺织纤维蓄热保温以及电气设备制作等很多领 域[18-19]都表现出极大的应用潜力.Q E具有良好的吸附作用，同时也可作为非均相 类芬顿反应催化剂，通过吸附协同催化氧化,高效降 解水中有机污染物.该研究以偶氮染料一甲基橙 为例,详细分析了不同试验条件下Q E对甲基橙降解 效率的影响，并探讨了 Q E降解甲基橙的发生机制，以期对目前水处理领域高效低廉地去除甲基橙等有 机污染物的研究提供理论和试验支撑.1材料与方法1.1试验材料Q E由韩国（株）量子能技术研究所提供,该材料 由韩国庆南地区采集的特有的长石类黏土矿物(0saekhyult。