检索结果-南通市图书馆

电场辅助的穿透式类芬顿工艺去除水中有机微污染物的效能与机理

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电场辅助的穿透式类芬顿工艺去除水中有机微污染物的效能与机理

作者：王致远东华大学

学位级别：硕士

近年来电化学类芬顿技术因其操作简单、反应条件温和、绿色高效等特点而受到广泛关注。然而,该技术仍存在pH适用范围窄及催化剂稳定性差等问题。针对以上问题,本论文基于电活性碳纳米管(CNT)薄膜,分别设计开发了两种穿透式类芬顿技术,... 详细信息

近年来电化学类芬顿技术因其操作简单、反应条件温和、绿色高效等特点而受到广泛关注。然而,该技术仍存在pH适用范围窄及催化剂稳定性差等问题。针对以上问题,本论文基于电活性碳纳米管(CNT)薄膜,分别设计开发了两种穿透式类芬顿技术,有效拓宽了适用pH范围和改善了催化剂稳定性。先后开展了纳米复合膜的制备、表征分析、性能测试和机理解析等研究,具体研究内容总结如下:(1)利用水热法制得铁与二硫化钼共修饰的电活性CNT复合膜(Fe-MoS@CNT)。在辅助电场作用下,CNT催化水中溶解氧发生二电子还原反应原位产生HO,Fe催化剂催化HO分解产生高活性物种羟基自由基(HO),MoS作为助催化剂进一步提升HO的分解速率。辅助电场一方面诱导发生溶解氧的二电子还原反应,同时也加速了Fe/Fe氧化还原对的循环。这一设计实现了以四环素为代表的新兴污染物的高效去除。结果表明,在Fe掺杂量为0.3 m M、外加电压为-2.5 V、流速为6 m L/min的条件下,60 min内可实现95%的四环素的降解。电压和流速等操作参数对四环素的降解动力学具有显著影响。通过自由基捕获实验和电子顺磁共振光谱证实了HO是体系主导的活性物种。(2)利用“电吸附-水热”工艺在CNT表面原位生长薄层SnO纳米颗粒。基于此,设计了利用电生醌类中间体活化过一硫酸盐(PMS)用于水净化及电极抗污染的新工艺。在辅助电场作用下,以苯胺为代表的芳香族有机污染物在阳极可氧化为醌类有机中间体。而醌类中间体可与溶液中PMS反应生成具有氧化能力的O。O对芳香族富电子基团具有选择性,可进一步对母体有机污染物及中间产物进行氧化,进而可有效缓解聚合物有机中间体在电极表面的吸附和沉积。此外,该体系对多种类型的污染物和实际印染废水均有显著的降解效果,且pH应用范围较广。

关键词：穿透式类芬顿碳纳米管电活性滤膜羟基自由基单线态氧

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

还原染料废水脱色的混凝特性和机理研究

还原染料废水脱色的混凝特性和机理研究

作者：吴倩倩东华大学

学位级别：硕士

电场辅助改性碳纳米管薄膜高效去除水中砷的性能和机理

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电场辅助改性碳纳米管薄膜高效去除水中砷的性能和机理

作者：张淑静东华大学

学位级别：硕士

近年来,由砷(含无机砷和有机砷)导致的水体污染和生态毒害问题引起了广泛关注,而砷的毒理学特性也与其赋存形态和种类密切相关,有针对性的处理技术也亟待开发。当前,利用化学沉淀法、吸附法和膜分离等技术去除砷已有报道,但上述技术仍... 详细信息

近年来,由砷(含无机砷和有机砷)导致的水体污染和生态毒害问题引起了广泛关注,而砷的毒理学特性也与其赋存形态和种类密切相关,有针对性的处理技术也亟待开发。当前,利用化学沉淀法、吸附法和膜分离等技术去除砷已有报道,但上述技术仍面临动力学缓慢、成本高或二次污染严重等问题。基于此,本文以水中典型的无机砷和有机砷为目标污染物,分别利用对砷具有特异性吸附能力的氢氧化镧(La(OH))和四氧化三铁(FeO)对碳纳米管材料进行修饰改性,利用碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)比表面积大、导电性高和成膜性好等特性,制得改性碳纳米管纳米复合薄膜。借助辅助电场来强化砷的去除效能,通过先进表征技术明确制备参数与复合薄膜除砷性能间的构效关系,探究除砷的内在机理。具体研究内容如下:(1)利用电沉积法实现纳米氢氧化镧(La(OH))颗粒在碳纳米管薄膜表面的妥善搭载,在辅助电场的作用下,同步实现高毒性三价砷的氧化(即脱毒)和吸附去除。结果表明,在施加电压0-2 V,循环流流速0-3 m L/min实验条件下,三价砷的吸附容量和吸附动力学均随电压和流速的增加而增大。由于充足的活性吸附位点、对流强化传质和辅助电场的协同作用,CNT-La(OH)薄膜对三价砷的吸附容量高达750.2 mg/g。此外,其在碱性条件下具有很高的稳定性,可以用稀Na OH溶液(5 mmol/L)再生。(2)利用“过滤-水热”工艺制得了电活性双功能电活性CNT-FeO复合膜。在活化过一硫酸盐(peroxymonsulfate,PMS)时,可实现典型有机砷洛克沙胂(roxarsone,ROX)的降解和同步对释放无机砷的吸附去除。通过自由基捕获实验和电子顺磁共振光谱证实了自由基(SO、HO和O)和非自由基(O)同时对ROX的降解产生作用。强氧化环境可以把As-C键断裂产生的三价砷氧化为低毒性的五价砷。机理研究表明,辅助电场促进了Fe/Fe的氧化还原循环,有助于活化PMS产生更多的SO。同时,CNT上的羰基为生成O提供了活性位点。FeO、CNT和辅助电场之间的协同效应使得复合薄膜具有表现出了优异的ROX降解和吸附特性。

关键词：电活性薄膜砷污染吸附 PMS活化电氧化

辅助电场强化改性碳纳米管薄膜去除水中氮族污染物的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

辅助电场强化改性碳纳米管薄膜去除水中氮族污染物的研究

作者：胡雪梅东华大学

学位级别：硕士

近年来,由氮族元素(如磷、砷和锑)超标导致的水体污染和生态毒害问题引起了广泛关注,有针对性的处理技术亟待开发。基于此,本论文创新性地设计开发了两种电活性改性碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)薄膜,可在辅助电场作用下实现典型氮族... 详细信息

近年来,由氮族元素(如磷、砷和锑)超标导致的水体污染和生态毒害问题引起了广泛关注,有针对性的处理技术亟待开发。基于此,本论文创新性地设计开发了两种电活性改性碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)薄膜,可在辅助电场作用下实现典型氮族化合物的高效去除(或回收)。具体研究内容如下:(1)水中磷超标会导致水体富营养化,同时,磷作为一种有限的资源,需加以回收利用。因此,利用电化学手段诱导磷酸盐与共存的钙离子沉淀生成磷酸钙(即磷矿的主要成分)是处理含磷废水及回收磷的潜在可行方案。本文开发了一种碳酸钙功能化的CNT阳极复合滤膜,在辅助电场作用下,电解水在阳极产生的H与负载的CaCO粒子发生反应可释放Ca,在CNT阴极滤膜表面局部高p H环境下诱导生成了磷酸钙。结果表明,当施加电压为3 V、流速为1.5 m L/min的条件下,该穿透式电化学体系在3 h内对磷酸盐的回收率达到了84.1%,比传统间歇式反应器(12.2%)高出71.9%。这一高效磷回收性能主要是得益于辅助电场的强化作用和穿透式的操作模式强化了对流传质效能。此外,该体系对0-20 mg/L的含磷模拟废水和实际生活污水均能够表现出良好的磷回收性能。(2)砷(As)和锑(Sb)往往在水溶液中共同存在,且As和Sb的毒理学特性与其赋存形态密切相关。例如,As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)的毒性远高于As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)。基于此,本文设计了双功能改性CNT滤膜,基于价态调控策略,利用辅助电场将高毒性的As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)氧化为低毒性的As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ),再利用负载的纳米针铁矿实现As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)的同步吸附去除。结果表明,在最佳操作条件下运行2 h,As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)的氧化效率分别为97.9%和91.9%,总砷(As)和总锑(Sb)的去除效率分别为86.4%和70.1%。As的吸附动力学和去除效率随流速和电压的增加而提高(例如,As去除效率从0 V时的62.9%提高到2.5 V时的86.4%)。XPS和TEM表征分析均证实了As/Sb主要被针铁矿吸附。此外,该体系在较宽的p H范围内均表现出良好的As/Sb去除性能。不同浓度的硝酸盐、氯化物和碳酸盐等共存离子对体系性能的影响十分有限。使用Na OH溶液清洗可以有效实现复合纳米滤膜的再生。本研究提出的两种电活性改性碳纳米管滤膜体系有望为解决水中氮族化合物超标难题提供切实可行的方案和思路。

关键词：氮族化合物碳纳米管电活性滤膜吸附回收

电场强化金属有机框架修饰碳纳米管薄膜去除水中氮族污染物的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电场强化金属有机框架修饰碳纳米管薄膜去除水中氮族污染物的研究

作者：伍皖湘东华大学

学位级别：硕士

聚电解质功能化碳纳米管膜电极活化过硫酸盐降解有机污染物的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

聚电解质功能化碳纳米管膜电极活化过硫酸盐降解有机污染物的研究

作者：马灿灿东华大学

学位级别：硕士

基于过硫酸盐活化的高级氧化工艺技术具有氧化能力强、反应速度快和pH适用范围广等优点,而被广泛应用于有机污染物的去除。利用过渡金属基非均相催化剂可有效活化过硫酸盐,但催化剂稳定性差和金属离子易浸出等问题极大地限制了其实际应... 详细信息

基于过硫酸盐活化的高级氧化工艺技术具有氧化能力强、反应速度快和pH适用范围广等优点,而被广泛应用于有机污染物的去除。利用过渡金属基非均相催化剂可有效活化过硫酸盐,但催化剂稳定性差和金属离子易浸出等问题极大地限制了其实际应用。利用非金属碳材料活化过硫酸盐可有效避免上述问题,但仍需解决原始碳材料难分散,活性位点少,活化效率低的问题。为此,本论文拟构建聚电解质功能化的碳纳米管(carbon nanotube,CNT)膜电极,借助聚电解质分子和CNT分子间的相互作用来提升过硫酸盐的活化效能,通过非自由基路径来高效降解水中污染物分子。本文探究了聚乙烯亚胺(poly(ethylenimine),PEI)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(poly(diallyl dimethylammonium chloride),PDDA)两种聚电解质与CNT的耦合机制,明确了操作工艺参数与目标污染物降解效能间的构效关系,考察了两个体系中主导的活性物种类型,评估了两个反应体系的稳定性和降解污染物普适性。主要研究内容如下:(1)基于范德华力实现了CNT在PEI水溶液中的有效分散,通过界面聚合法制备了PEI-CNT复合膜,构筑了PEI-CNT复合滤膜活化过二硫酸盐(peroxydisulfate,PDS)体系。在穿透式反应器单次流模式下,以左氧氟沙星(levofloxacin,LFX)作为目标污染物进行降解实验。结果表明,在PEI浓度为0.75 mM,PDS初始浓度为1.5 mM、流速为1 mL/min,初始pH为7.0±0.5的最优反应条件下,5 min内LFX(2 mg/L)的降解率可达到100%。PEI-CNT/PDS体系可以实现低浓度LFX的快速、高效去除。活性物种分析表明,单线态氧(O)和直接电子转移介导的非自由基路径在活化PDS进程中发挥了关键作用。利用PEI独特的给电子能力调节CNT的表面电子结构,实现了PDS的高效活化和目标污染物的高效降解。(2)基于CNT在PDDA水溶液中具有良好的分散性,通过界面聚合法,制备了PDDA-CNT复合电活性膜,构筑了PDDA-CNT活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)体系。在穿透式反应器循环流模式下,以刚果红(Congo red,CR)作为目标污染物进行降解实验。结果表明,当PDDA与CNT的质量比为10:90,PMS初始浓度为1.5 mM,外加电压为-1 V,流速为5 mL/min时,CR(10 mg/L)在40 min内被完全降解。活性物种分析表明,O和直接电子转移介导的非自由基路径在PDDA-CNT/PMS体系中发挥了主要作用。由于聚电解质PDDA独特的吸电子特性,调节了CNT表面的电子结构,同时,穿透式反应器对流传质效果的增强以及辅助电场的协同强化作用共同促进了CR的高效降解。本研究基于分子间界面电荷转移策略,构筑了聚电解质-CNT复合膜活化过硫酸盐体系,为非均相无金属催化剂高效、绿色活化过硫酸盐提供了可行的方案和思路。

关键词：碳纳米管聚电解质穿透式过硫酸盐有机污染物

光电辅助穿透式类芬顿系统去除微污染物的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

光电辅助穿透式类芬顿系统去除微污染物的研究

作者：戴玉玲东华大学

学位级别：硕士

近年来,由水中微污染物引起的环境污染和生态毒害问题引起了全球范围的广泛关注。其中,抗生素是水中常见的微污染物,传统的水处理策略难以实现抗生素的有效去除,亟待开发有针对性的处理技术。基于此,本文利用改性碳纳米管复合膜,设计开... 详细信息

近年来,由水中微污染物引起的环境污染和生态毒害问题引起了全球范围的广泛关注。其中,抗生素是水中常见的微污染物,传统的水处理策略难以实现抗生素的有效去除,亟待开发有针对性的处理技术。基于此,本文利用改性碳纳米管复合膜,设计开发了穿透式光/电活化类芬顿体系。首先,通过溶剂热-真空抽滤过程制备了MIL-101（Fe）改性的碳纳米管复合膜（O-CNT@MIL-101（Fe））,选取四环素为目标污染物。借助先进表征手段明确了制备条件与复合膜理化性质间的构效关系,阐明了该穿透式系统的工作机理。具体研究内容如下:（1）基于O-CNT@MIL-101（Fe）复合膜的穿透式电芬顿系统。结果表明,溶解氧值和外加电压等操作参数对四环素的降解动力学具有显著影响。在2 h的反应时间内,四环素的去除率和矿化率分别为93.2%和69.0%。质谱分析结果表明四环素分子的氧化过程包括羟基化氧化、开环和基团脱除等过程。此外,复合膜的循环实验以及不同背景基质下的四环素降解实验,均表明研发的纳米复合膜具有良好的再生能力和化学稳定性。（2）基于O-CNT@MIL-101（Fe）复合膜的穿透式类芬顿系统。由于复合膜优异的光电化学响应性能,设计开发了基于复合膜的光电活化单过氧硫酸氢盐（PMS）过滤系统。对比考察了电活化PMS体系、光活化PMS体系和光电协同活化PMS体系对四环素的降解性能差异。结果表明,复合膜表现出了明显的光电协同作用。在光照和-2 V电场的共同作用下,20 min内即可实现100%的四环素去除率和51.7%的总有机碳去除率。这是由于,MIL-101（Fe）具有良好的紫外光响应性和大量不饱和铁活性位点。电场的施加也有助于体系内产生的光生电子/空穴对的有效分离。电子顺磁共振技术和淬灭实验证明了硫酸根/羟基自由基和单线态氧均对四环素的去除共同发挥作用。低浓度的氯离子和硝酸根离子对该体系无明显影响,仅碳酸根离子略有抑制作用。此外,该技术对其他新型有机污染物（亚甲基蓝,刚果红和对硝基苯酚）均表现出良好的去除效能。本研究所提出的两种穿透式系统可以为修复水体中抗生素污染提供一种高效、经济环保的手段。

关键词：微污染物碳纳米管金属有机框架类芬顿穿透式

电活性碳纳米管滤膜“一步法”去除水体中高毒性三价砷的性能和机理研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电活性碳纳米管滤膜“一步法”去除水体中高毒性三价砷的性能和机...

作者：杨胜楠东华大学

学位级别：硕士

近年来,由砷污染导致的水环境恶化和生态毒害问题得到了广泛关注。砷的赋存形态受水环境氧化-还原状态影响显著,主要以高毒性三价砷(砷(Ⅲ))和低毒性五价砷(砷(Ⅴ))形式存在。因此,开发高效、快速解决高毒性砷(砷(Ⅲ))污染的新型强化治... 详细信息

近年来,由砷污染导致的水环境恶化和生态毒害问题得到了广泛关注。砷的赋存形态受水环境氧化-还原状态影响显著,主要以高毒性三价砷(砷(Ⅲ))和低毒性五价砷(砷(Ⅴ))形式存在。因此,开发高效、快速解决高毒性砷(砷(Ⅲ))污染的新型强化治理体系,对缓解日益严峻的环境压力具有重要意义。吸附法由于操作简便、效率高等特点而得到广泛应用,但仍然存在一些瓶颈问题亟待解决。问题1:吸附动力学缓慢。传统吸附剂往往需要几个小时甚至更长时间才能达到吸附平衡;问题2:砷(Ⅲ)的毒性和移动性比砷(Ⅴ)更高。为此,通常采用先脱毒后吸附的―两步法‖去除砷(Ⅲ),但这必将增加系统的复杂性以及化学药品的消耗。针对上述问题,本研究构建了电场辅助的连续流电化学体系以改善吸附体系的动力学过程,并同步实现砷(Ⅲ)的氧化和吸附。主要研究内容如下:(1)CNT-FeOOH复合膜的制备和表征。本研究以带有丰富的含氧官能团的CNT膜为基底,采用电沉积的方式负载FeOOH,通过改变电沉积时间调控原位生长的FeOOH的形貌和负载量。此外,本研究通过FESEM,TEM,XRD,Raman,BET,TGA,Zeta电位等一系列的表征探究CNT-FeOOH复合膜的物理化学性质。(2)砷(Ⅲ)的去除性能研究。本实验采用高毒性的砷(Ⅲ)为目标污染物,用CNT-FeOOH复合膜做阳极构建连续流电化学过滤体系,实现同步脱毒和吸附。研究FeOOH负载量,外加电压,流速,污染物浓度,pH,共存离子等关键因素对除砷性能的影响。结果表明:在施加电压后,高毒性的砷(Ⅲ)被氧化为了低毒性的砷(Ⅴ)。在中性条件下,CNT-FeOOH复合膜可以在流速为3.0 m L/min,电压为2.5 V的条件下,2 h内将溶液中的砷去除至10μg/L以下。(3)砷(Ⅲ)的去除机理研究。本研究采XPS,FT-IR和密度函数理论(DFT)计算研究砷在该电化学体系中的去除机制。通过电子顺磁共振(EPR)和自由基淬灭实验研究该电化学体系中砷(Ⅲ)的氧化机制。结果表明,被固定的砷物种主要是砷(Ⅴ),电场通过非自由基路径促进砷(Ⅲ)向砷(Ⅴ)转化,同时电场促进带负电的砷(Ⅴ)迁移至CNT-FeOOH复合膜阳极然后被FeOOH颗粒固定。(4)CNT-FeOOH体系的应用前景。通过再生实验和模拟实际废水实验进一步评估了该体系的应用潜力。结果表明氢氧化钠溶液可以有效地再生CNT-FeOOH复合膜。并且该体系在2.5 V的电场下,对用自来水和微污染水模拟的含砷实际废水均表现出优异的除砷性能。综上,以CNT-FeOOH复合膜为阳极的连续流电化学系统可以同时快速高效地氧化和吸附砷(Ⅲ),是一种有应用前景的含砷废水处理技术。

关键词：砷(Ⅲ) FeOOH 电化学氧化吸附