不同氧化锰矿物对光催化降解苯酚的影响

合成层状结构的酸性和碱性水钠锰矿以及隧道结构的锰钾矿和钙锰矿,将其用于苯酚的光催化降解研究。分别采用X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、BET氮气吸附法和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对供试锰氧化物的晶体结构、化学组成、微观形貌、比表面积以及光吸收性能等进行了表征。研究表明,暗反应条件锰氧化物对苯酚的降解作用较弱,而UV-Vis光照能显著促进锰氧化物对苯酚的降解。光照反应12 h后,锰钾矿、酸性水钠锰矿、钙锰矿以及碱性水钠锰矿的苯酚降解率分别为92.1%、77.3%、57.4%和45.8%;对应的TOC去除率分别由暗反应时的6.3%、11.2%、2.0%和4.6%提高至62.1%、43.1%、25.4%和22.5%。4种供试锰氧化物均具有光催化活性,其大小顺序为:锰钾矿>酸性水钠锰矿>钙锰矿>碱性水钠锰矿。UV-Vis光照下氧化锰矿物光化学降解苯酚主要存在3种降解机制———苯酚的直接光解,锰氧化物的化学氧化和锰氧化物的光化学催化,其中光催化降解起主导作用。     

MnO2-UV联用光化学降解苯酚废水的初步研究

探讨了人工合成的高价锰氧化物与紫外光(UV)联用时降解苯酚废水的特性。结果表明,氧化锰矿物在无UV时对苯酚的降解能力差异大,1 g/L的氧化锰4 h对200 mg/L苯酚废水的降解率和COD去除率分别为:锰钾矿97.51%、酸性水钠锰矿89.07%、碱性水钠锰矿11.36%、钙锰矿9.67%;锰钾矿87.79%、酸性水钠锰矿53.11%、碱性水钠锰矿6.42%、钙锰矿1.43%。UV光照下,氧化锰矿物对苯酚的降解率有不同程度的提高,且表现出显著的表面光催化性质,增加了苯酚的深度降解,COD去除率显著提高。UV下氧化锰4 h对苯酚的降解率分别为:锰钾矿99.48%、酸性水钠锰矿91.86%、碱性水钠锰矿40.15%、钙锰矿35.95%);COD的去除率分别为:锰钾矿98.11%、酸性水钠锰矿68.45%、钙锰矿27.57%、碱性水钠锰矿24.27%。MnO2-UV联用时降解苯酚可能包括两种主要作用机制:氧化锰矿物的直接化学氧化降解和UV下MnO2的表面光催化降解。     

天然锰钾矿氧化降解水体中苯酚实验研究

在酸性条件下进行了锰钾矿氧化降解水体中苯酚的实验研究，结果表明：室内自然光照和氧气环境不影响苯酚降解；反应溶液酸度越大，反应进行得越快；样品用量越多、粒径越小，越有利于降解反应；反应温度升高与振荡速度增大也有利于降解反应的进行；共存电解质氯化钠、氯化钙不影响降解反应，而磷酸钠与醋酸钠则不利于降解反应。当介质pH值为2、1，160～200目锰钾矿用量为10g／L，反应温度为25℃，振荡速度为200r／min，反应8h，对50mL浓度为100mg／L苯酚的降解率基本上达到100％，达到了工业排放标准。从反应产物初步推断，苯酚降解的实质是锰钾矿氧化降解作用，为处理苯酚废水增加了一种有效的方法，并拓宽了天然锰钾矿的开发应用前景。     

锰钾矿处理高浓度含酚废水研究

对人工合成锰钾矿氧化降解高浓度含酚废水的特性进行了研究。结果表明,体系酸度和矿物用量是影响废水处理效果的重要因素。加酸量为0.12 mol/L,矿物用量20 g/L,温度70℃,反应时间3 h时效果最佳,废水总酚含量由1269 mg/L降低至268 mg/L,同时CODCr与TOC去除率为31.2%和70.5%。经GC/MS测定,水中酚类物质为苯酚、甲基苯酚、二甲基苯酚,最佳条件下,酚类物质浓度已低至检测限以下,水中残余吲哚、长链烷烃、喹啉及其衍生物等难降解有机物。     

天然锰钾矿氧化降解水体中的苯胺研究

天然锰钾矿去除水体中苯胺的影响因素及其机制的研究表明，酸度是影响苯胺降解反应的主要因素，温度、振荡速度、矿物用量、矿物粒径及电介质浓度都不同程度地影响苯胺的降解；当介质pH值为3．0时，160～200目锰钾矿用量为10g／L、反应温度为25℃、振荡速度为200r／min、反应4h可以使50mL浓度为20mg／L的苯胺去除95％，达到工业废水一级排放标准；天然锰钾矿在酸性条件下具有强氧化性。可以使苯胺逐步降解为无机物质。以上结果都说明天然锰钾矿降解苯胺废水是一种经济有效的方法。     

天然锰钾矿氧化降解水体中苯酚机理研究

根据锰的溶出、氧气不参与反应、酸度是影响苯酚降解的主要因素等实验结果，推测天然锰钾矿与苯酚的作用机制。研究表明：反应8h，总有机碳去除率达88．7％；锰钾矿在硝酸存在时产生的氧自由基与苯酚发生氧化还原反应，使苯酚降解。根据检出的对苯醌、联苯二酚、2-羟基-苯并呋喃等中间物质推测出苯酚降解的反应途径。     

天然锰钾矿催化活性实验研究

利用天然锰的氧化物矿物及合成MnO2催化分解过氧化氢溶液．对比研究锰钾矿的催化活性。在0℃下锰钾矿催化分解H2O2的活性远大于天然软锰矿、恩苏塔矿和分析纯MnO2，原因是锰钾矿具有较大的比表面积及特殊的晶体化学特征。锰钾矿分解不同浓度H2O2溶液的反应能很好遵循langmuir—Hinshelwood动力方程式。XRD分析表明锰钾矿反应后结构未发生改变，重复实验锰钾矿催化分解H2O2的活性未见降低。     

紫外光及日光下天然金红石光催化降解苯酚的研究

研究了山西代县天然金红石在紫外光和日光照射条件下对苯酚的光催化降解性能,考察了光照时间、pH值、苯酚初始浓度以及H2O2添加量对降解过程的影响。在紫外光照射下,酸性条件(pH=3.5)利于光催化降解,中性和碱性条件下降解效率较低;当初始浓度为60mg/L时,降解速率可达1.922mg/(L.h);H2O2作为电子捕获剂可提高苯酚降解速率,最佳投加量为2mL/L。在日光条件下,天然金红石对苯酚表现出良好的降解性能,照射7h后,降解率达87.68%,仅略低于P25型TiO2(99.72%),可在14h内完全降解。根据电子探针和X射线衍射分析结果,认为天然金红石晶格中的V、Fe等杂质可能是提高其可见光响应效果和光催化活性的主要原因。     

还原态蒙脱石有氧条件产生羟自由基降解有机污染物

近期见有含二价铁矿物可活化分子氧产生羟自由基而氧化污染物的报道。本文选用土壤/沉积物中的常见组分蒙脱石(含铁约2%),研究了还原态蒙脱石在不同条件下活化分子氧降解苯酚的效果。结果表明,20g/L还原态蒙脱石(还原程度为30%)在pH=6和有氧条件下,可通过产生羟自由基使11μM苯酚的降解率在6h内持续增加至59.1%。苯酚降解率对应的最佳pH为5,当pH>6时降解率则随着p H的升高而急剧降低;苯酚降解效果还随还原态蒙脱石剂量(0~40g/L)增加而提高;苯酚初始浓度为11μM降解率最高,增加或者降低初始浓度均使降解率降低。还原态蒙脱石铁含量低,活化分子氧时其八面体边缘配位和结构内部二价铁共同起作用,而受八面体层Al、Mg等惰性组分阻碍,其结构二价铁难以向边缘位置传递电子,这与前期报道的还原态绿脱石(含铁约20%)不同。     

天然水镁石及其煅烧产物对臭氧化降解水中苯酚的效果研究

为有效去除工业废水中的苯酚,本文结合臭氧化技术,引入天然碱性矿物水镁石及其煅烧产物氧化镁作为催化剂,进行了催化臭氧化处理水中苯酚的研究。结果表明,加入的两种碱性矿物对臭氧化降解苯酚都有显著的催化效果。同时,碱性矿物的加入明显的改变了臭氧化过程中水体的pH值,从而对促进苯酚的降解起到了主导作用;除此之外,吸附实验及改变催化剂加入量的实验表明,碱性矿物表面对羧酸的吸附作用在一定程度上也导致苯酚降解效率的提高。本文工作为臭氧化降解水中苯酚提供了一种简便实用的处理方法,同时为天然水镁石矿物找到了新的应用领域。     

Microbiological degradation of phenol using two co-aggregating bacterial strains

Phenol biodegradation in an aerobic batch reactor was investigated using mixed two co-aggregating strains (Flavobacterium sp. and Acetobacter sp.). Response surface methodology by the Box–Behnken model was used to evaluate the optimal cell growth and phenol degradation conditions. The optimum temperature, pH value and inoculum size were found to be 33 °C, 6.06 and 13 %, respectively. In the conditions, phenol degradation rate and biomass were predicted to be 96.97 % and 410.78 mg/L within the range examined, respectively. Less toxic acetaldehyde, ethanol and acetic ether were identified as main intermediate products from the degraded samples using GC–MS. Substrate inhibition was calculated from experimental biomass growth and phenol degradation parameters using the Haldane equation. Kinetic parameters derived from nonlinear regression with correlation factors (R ²) were 0.9682 for phenol degradation and 0.9594 for biomass growth, respectively. The phenol concentration to avoid substrate inhibition was 278.17 mg/L.     

地下水中三氯乙烯-苯酚的好氧共代谢的实验研究

以苯酚作为三氯乙烯（TCE）降解的共代谢基质,用瓦勃氏微量呼吸测压仪（简称瓦呼仪）作为测试手段,分析了经苯酚驯化后的混合微生物对苯酚、TCE的降解特性;并讨论了以苯酚作为共代谢基质时TCE降解的可能性。实验结果表明：未驯化的活性污泥不能降解TCE; 经苯酚驯化后的活性污泥,当TCE的质量浓度为50 μg/L时其降解效果较好,TCE的氧化率达3369%;TCE的质量浓度为100 μg/L时其降解效果较差,其氧化率仅为3.2%;苯酚和TCE共代谢降解时,苯酚的存在促进了TCE的降解,当苯酚质量浓度为40 mg/L、TCE质量浓度为50 μg/L时共代谢降解效果最好,TCE的氧化率为79.11%。     

湖南湘潭锰矿锰钾矿-天然氧化物八面体分子筛(OMS-2)在HRTEM下的微结构特征研究

在对湖南湘潭锰矿次生氧化带中天然锰钾矿鉴定的基础上．采用HRTEM对该地区结晶程度差、呈隐晶质集合体的天然锰钾矿微结构进行研究．结果表明：Mn，K，O为样品的主要元素．还含少量Cu，Si．Al，Mg，Fe等杂质元素；锰钾矿表现出一维针状的纳米晶，大多数纳米晶的宽度〈100nm；对选区电子衍射（SAED）计算d值并指标化．确定是锰钾矿，而电子衍射所表现出的弥散环、衍射斑点圆弧化和拉长，均表明该地区样品结晶度差、具有超结构和一定择优取向的特征，这与锰钾矿呈一维针状纳米晶的特征相一致。在锰钾矿的晶格像中，普遍存在晶格畸变、位错缺陷和超结构现象。因此，结晶度较差、颗粒细小至纳米级、结构的有序度较低等是该地区锰钾矿的主要特点。     

天然锰钾矿处理含Cd^2＋废水实验研究

利用天然锰钾矿处理实验室内配置的含Cd^2 废水，结果表明：天然锰钾矿对水溶液中Cd^2 的去除达平衡需2d以上；锰钾矿粒径越小对Cd^2 的去除量越大；溶液中例Cd^2 的浓度不太高时，去除量随溶液浓度的升高而增大；在酸性介质中去除量随pH值增大先降低后增大，pH值超过6．3时天然锰钾矿表面开始带负电荷，在弱碱性介质中去除量最大；不同电解质对去除量的的影响主要是由Cl^-与Cd^2 的络合造成的。实验浓度范围内能很好地用Langmuir吸附等温线拟合，对Cd^2 0的最大吸附量为5．54mg/g。锰钾矿处理含Cd^2 废水的过程中伴随有K^ 和Mn^2 溶出。处理Cd^2 后的锰钾矿渣，经超声并淋滤后仍有大部分的Cd^2 被固持，固持率可达去除量的79．82％。     

锰氧化物和氢氧化物中的孔道结构矿物及其环境属性

运用晶体化学理论，通过矿物孔道结构的基本概念，描述软锰矿、拉锰矿、恩苏塔锰矿、锰钡矿、锰钾矿、锰铅矿、水锰矿、斜方水锰矿、钡硬锰矿和钙锰矿等矿物的孔道结构特征。总结出孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境修复和治理中的吸附效应、孔道效应、催化效应、氧化还原效应以及纳米效应，并展望孔道结构锰氧化物和氢氧化物矿物在环境属性开发领域的应用前景。     

铁锰氧化物对苯酚氧化降解的实验研究

为了考察铁锰氧化物对酚类污染物的氧化降解能力,采用天然以及合成的铁锰氧化物对苯酚的氧化降解进行对比实验研究。土壤中铁锰氧化物样品分别为天然针铁矿及氧化锰,合成铁锰氧化物样品分别为合成针铁矿及软锰矿。结果表明：苯酚与铁锰氧化物发生氧化还原作用时,还可能与土壤中杂质发生吸附等作用;铁锰氧化物还原反应强度随着反应介质pH值的升高而迅速下降;可用零级反应动力学方程拟合铁氧化物还原溶解反应,针铁矿溶解反应的强度与介质的pH值呈负相关关系;天然针铁矿对酚类污染物的氧化降解能力明显高于合成针铁矿,pH值对天然针铁矿溶解反应影响较大;可用一级指数衰减方程拟合锰氧化物还原溶解反应,锰氧化物溶解反应的强度与介质的pH值呈指数衰减关系;pH值对软锰矿还原溶解反应的影响大于对土壤中氧化锰的影响,pH值越小,影响越显著;对比pH值对铁和锰还原作用的影响发现,在pH=6.5时,锰氧化物仍有较强的氧化性能。     

Degradation of phenol and trichlorophenol by heterogeneous photo-Fenton process using Granular Ferric Hydroxide<Superscript>®</Superscript>: comparison with homogeneous system

The decomposition of phenol and trichlorophenol (TCP) by using granular ferric hydroxide (GFH) as a photo-Fenton catalyst was investigated and compared with homogeneous photo-Fenton process. Experiments were conducted in a batch mode, duplicate for the degradation of phenol and TCP in the presence of solar light for both the processes. The effect of operating variables for heterogeneous photo-Fenton process like pH, peroxide concentration and GFH concentration on the degradation of the model compounds was optimized by univariate approach. The optimum conditions for the degradation of phenol and TCP were pH 3.0 ± 0.2, peroxide concentration 29.4 mM for phenol and 14.7 mM for TCP at GFH concentration of 0.5 g/500 mL. At optimum conditions, the mineralization efficiency of phenol and TCP by heterogeneous process was compared with homogeneous process. The mineralization efficiency for phenol and TCP was 96 and 86 %, respectively, for heterogeneous photo-Fenton process, while almost complete mineralization (~96 %) was observed for homogeneous process. In heterogeneous photo-Fenton process, longer reaction time was witnessed for complete mineralization of the compounds studied. Low molecular weight aliphatic acids like oxalic acid, acetic acid and inorganic chloride ion (in case of TCP) were observed during both the processes. In these processes, the reaction proceeds by hydroxyl radical (·OH) abstraction of the model compound studied. The mineralization of phenol and TCP obeys pseudo-first-order kinetics irrespective of the processes studied. The results indicate that GFH can be an effective heterogeneous photo-Fenton catalyst for the degradation of phenol and TCP.