研究报告
张兆祥,黄智辉,纪志永,汪婧,郭小甫,刘杰,赵颖颖,李洪,袁俊生.Fe2+/电复合活化过硫酸盐处理酸性橙Ⅱ的过程研究[J].环境科学学报,2022,42(4):113-121
Fe2+/电复合活化过硫酸盐处理酸性橙Ⅱ的过程研究
- Degradation of acid orange Ⅱ by Fe2+/electro synergistic activated persulfate
- 基金项目:河北省重点研发计划项目(No.19274003D);河北省自然科学基金项目(No.B2019202423)
- 张兆祥
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 黄智辉
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 纪志永
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 汪婧
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 郭小甫
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 刘杰
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 赵颖颖
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 李洪
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 袁俊生
- 河北工业大学化工学院,化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室,天津 300130;河北工业大学化工学院,海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津 300130;河北省现代海洋化工技术协同创新中心,天津 300130
- 摘要:构建了Fe2+/电复合活化过硫酸盐体系,以酸性橙II为模拟污染物,探究了温度、Fe2+浓度、过硫酸钠浓度、电流密度和pH值对降解过程的影响,并基于猝灭实验分析过程中存在的活性物种及其作用机制.结果表明:Fe2+/电复合活化下酸性橙II的降解速率远高于同等条件下单一Fe2+活化或电活化的情况;Fe2+/电复合活化的能耗仅为0.15 kWh·m-3,比电活化的能耗降低了46.4%;Fe2+/电复合活化对初始pH的适用性较为宽泛,在酸性或中性条件下均可有效降解酸性II;在温度为40 ℃、Fe2+浓度为0.50 mmol·L-1、过硫酸钠浓度为4 mmol·L-1、电流密度为3 mA·cm-2和初始pH为6.76的情况下,酸性橙II的降解率可在30 min内达到95.8%;猝灭实验表明,复合活化过程中存在硫酸根自由基、羟基自由基和 超氧自由基.综合分析认为复合体系中的Fe2+和电场同步作用,促进了过硫酸盐的活化及降解过程.
- Abstract:In this study, the degradation of acid orange-II by Fe2+/electro synergistic activated persulfate system was investigated. The effects of temperature, Fe2+ dosage, sodium persulfate dosage, current density, and pH on the degradation process have been explored. The active species as well as their mechanism of action in the process has also been analyzed based on the quenching experiment. The result shows that the degradation rate of acid orange-II under Fe2+/electro synergistic activation is much higher than that of single Fe2+ activation or electro-activation in the same conditions; the energy consumption of Fe2+/electro synergistic activation is only 0.15 kWh·m-3, which is 46.4 % lower than that of electro-activation; Fe2+/electro synergistic activation can be applied in a wide pH range, and the acid orange II can be effectively degraded under neutral and acidic conditions; when the temperature is 40 ℃, Fe2+ dosage is 0.50 mmol·L-1, the dosage of sodium persulfate is 4 mmol·L-1, the current density is 3 mA·cm-2, and the initial pH is 6.76, the degradation rate of acid orange-II can reach 95.8% within 30 minutes; the quenching experiment demonstrates that there are sulfate radicals, hydroxyl radicals and superoxide radicals in the synergistic activating process. In summary, the simultaneous effect of Fe2+ and electro field in the synergistic system promotes the activation of persulfate and degradation of acid orange-Ⅱ.