《宽pH 类电芬顿系统的构建及其应用》分三个层级,首先讲述了宽pH 类电芬顿系统的基本原理、最新研究成果及其构建过程,探讨了其催化机理及降解性能。其次围绕非均相铁基催化剂、类铁金属催化剂、络合剂介导、活性氧物种定向生成以及多金属位点耦合均相过一硫酸盐(PMS) 等策略构建宽pH 类电芬顿系统展开,系统研究了各系统的催化剂制备及表征方法、降解性能评价、催化机制及降解路径分析,验证了以上系统在拓宽pH 适用范围、提高降解效率、降低能耗等方面的显著优势。最后总结了宽pH 类电芬顿系统的研究成果和待改进问题,并结合新材料的创制及生产、技术工艺的耦合、技术的标准化与规范化对其未来产业化方向进行了展望。
《宽pH 类电芬顿系统的构建及其应用》适合环境工程、材料工程、化学工程等领域的专业技术人员参考,也可供高等院校高年级本科生和研究生学习参考。
第1章 绪论 001
1.1 电芬顿氧化技术 001
1.1.1 电芬顿氧化技术的基本原理 001
1.1.2 类电芬顿氧化技术 002
1.1.3 类电芬顿氧化技术的分类和优势 003
1.1.4 类电芬顿氧化技术存在的问题 004
1.2 降解性能评价指标 006
1.2.1 污染物的去除率 006
1.2.2 降解动力学 007
1.2.3 TOC 去除率 008
1.2.4 COD 去除率 008
1.2.5 能耗 009
1.2.6 稳定性 010
1.2.7 实际应用性能 010
1.2.8 活性氧物种的鉴定和定量方法 011
1.2.9 降解路径推测 013
1.2.10 毒性评价 014
1.3 类电芬顿催化材料 015
1.3.1 均相金属离子 015
1.3.2 碳材料 015
1.3.3 非均相过渡金属基催化剂 016
1.4 材料催化性能提升策略 017
1.4.1 形貌调控 017
1.4.2 杂原子掺杂 018
1.4.3 材料复合 018
1.4.4 单原子化 019
1.5 pH 拓宽的主要策略 019
1.5.1 采用类铁金属离子 019
1.5.2 采用非均相催化剂 020
1.5.3 引入络合剂 021
参考文献 022
第2章基于非均相铁基催化剂的类电芬顿系统 027
2.1 Fe3 O4-CaO2 /NF 的制备及理化性能分析 028
2.2 降解性能评价 031
2.3 自循环类电芬顿催化机制研究 036
2.4 降解路径推测 040
参考文献 044
第3章 基于类铁金属催化剂的类电芬顿系统 047
3.1 ZnO/CuO 阴极对亚甲基蓝的类电芬顿降解研究 047
3.1.1 ZnO/CuO 的制备及理化性能分析 047
3.1.2 降解工艺参数研究 050
3.1.3 Cu2+ /Cu+ 介导的类电芬顿机理探究 054
3.1.4 中间体鉴定及降解路径分析 055
3.2 海胆状NiO/Co3 O4 阴极对左氧氟沙星的类电芬顿降解研究 058
3.2.1 海胆状NiO/Co3O4 的制备及表征 058
3.2.2 对左氧氟沙星的降解性能评价 060
3.2.3 双变价金属氧化还原循环介导的类电芬顿界面机理研究 063
3.2.4 降解路径分析 065
参考文献 068
第4章 络合剂介导的宽pH类电芬顿系统 070
4.1 均相单宁酸协同铁基催化剂电芬顿降解对硝基苯酚废水 071
4.1.1 GO-Fe3O4 的制备及理化性能分析 071
4.1.2 TA 协同的pNP 的降解性能评价 073
4.1.3 Fe3+-TA 络合物介导的电芬顿机制研究 077
4.1.4 pNP 降解中间体的鉴定及降解路径分析 080
4.2 非均相单宁酸协同的铁基类电芬顿系统对四环素的高效降解研究 083
4.2.1 以TA 为配体衍生的Fe2O3-CeO2 /PC 催化剂的制备及理化性能分析 083
4.2.2 基于Fe2O3-CeO2 /PC 的类电芬顿系统对四环素降解性能评价 085
4.2.3 金属多酚网络结构调控下的类电芬顿机制研究 089
4.2.4 降解路径分析 093
参考文献 098
第5章 活性氧物种定向生成的宽pH类电芬顿系统 101
5.1 单线态氧介导的电芬顿系统对含亚硝基有机物的降解研究 103
5.1.1 富氧空位Fe3O4@N-C 的制备及表征 103
5.1.2 基于Fe3O4@N-C 电芬顿系统的降解性能评价 107
5.1.3 单线态氧定向生成的电芬顿机理研究 112
5.1.4 降解路径分析 116
5.2 超氧自由基介导的电芬顿系统对氯霉素的高效降解研究 117
5.2.1 单原子分散的FeSA@N-C 的制备及表征 117
5.2.2 基于FeSA@N-C 电芬顿系统的降解性能评价 124
5.2.3 单原子铁主导的超氧自由基定向催化降解机理研究 128
5.2.4 降解路径分析 131
参考文献 135
第6章 多金属位点耦合均相PMS的宽pH类电芬顿系统 137
6.1 电促进Fe2 O3-MnO2 /NF 阴极活化PMS 降解左氧氟沙星 137
6.1.1 Fe2O3-MnO2 /NF 的制备及表征 137
6.1.2 Fe2O3-MnO2 /NF 阴极活化PMS 降解LEV 的性能评估 139
6.1.3 铁锰双金属电活化PMS 的降解机制研究 143
6.1.4 左氧氟沙星的降解路径分析 147
6.2 平行电场强化的均相PMS-多金属铁氧体协同催化高效去除左氧氟沙星 148
6.2.1 CoFe2O4 的制备及表征 148
6.2.2 平行电场强化的均相PMS-多金属铁氧体协同催化降解性能评价 149
6.2.3 能耗与稳定性评价 151
6.2.4 电化学强化CoFe2O4 活化PMS 的自由基与非自由基协同机制研究 152
6.2.5 降解路径推测及毒性评价 156
参考文献 161
第7章 结论与展望 165
7.1 总结 165
7.1.1 成果总结 165
7.1.2 待改进问题 166
7.2 未来产业化方向 167