《結合態亞鐵與污染物反應原理及其應用》從亞鐵的結構特性及與多種污染物的反應性能出發，以各類型結合態亞鐵的反應活性為主線，闡述了亞鐵物種強大的還原性能、催化性能、混凝性能、絡合性能等多面性，探究結合態亞鐵獨有的結構特征和反應機制。《結合態亞鐵與污染物反應原理及其應用》共分為12章，介紹了鐵及其化合物的基本性質和反應原理，結合態亞鐵的概念和特征，羥基亞鐵還原處理有機物、重金屬、類金屬砷等污染物的可行性與技術理論，以及亞鐵礦物催化氧化技術在處理各種新興污染物方面的潛力，并重點介紹了結合態亞鐵驅動的廢水處理技術與工程應用。《結合態亞鐵與污染物反應原理及其應用》包括*新的研究成果、經典的反應理論、實驗基礎數據、實際工程案例。
目錄
序
前言
第1章 鐵及其化合物的性質與反應原理 1
1.1 鐵的價態及性質 1
1.1.1 單質鐵 1
1.1.2 二價鐵和三價鐵 4
1.1.3 高價態鐵 5
1.2 溶解態Fe(Ⅱ) 7
1.2.1 環境中亞鐵的存在形式 7
1.2.2 環境中游離態Fe(Ⅱ)的來源與反應活性 8
1.2.3 環境中有機配體絡合態Fe(Ⅱ)的來源與反應活性 9
1.3 基于溶解態亞鐵鹽的水處理技術及原理 11
1.3.1 亞鐵還原去除污染物 11
1.3.2 硫酸亞鐵用作水處理混凝劑 12
1.3.3 硫酸亞鐵去除污水中的磷酸鹽 13
1.3.4 亞鐵催化H2O2氧化反應 14
1.3.5 基于亞鐵的生物鐵法 17
1.4 結合態亞鐵 17
1.4.1 結合態亞鐵的定義及反應活性 17
1.4.2 常見結合態亞鐵 18
1.4.3 吸附態Fe(Ⅱ) 22
1.5 基于結合態亞鐵的水處理技術及原理 23
1.5.1 基于多羥基亞鐵的廢水處理技術 23
1.5.2 基于黃鐵礦體系的廢水處理技術 24
1.5.3 綠銹的結構與反應機制 25
第2章 結合態亞鐵的制備與結構表征 29
2.1 多羥基亞鐵 29
2.1.1 多羥基亞鐵概述 29
2.1.2 FHC結構形貌調控 29
2.1.3 FHC與GR形貌比較 30
2.1.4 FHC冷凍干燥粉末的比表面積 30
2.1.5 FHC冷凍干燥產物的XRD分析 31
2.1.6 FHC冷凍干燥產物的XPS分析 32
2.2 碳酸型多羥基亞鐵 33
2.2.1 碳酸型多羥基亞鐵制備方法 33
2.2.2 CSF形貌特征 34
2.2.3 CSF結構特性 34
2.2.4 CSF的近紅外分析 34
2.2.5 CSF的Zeta電位和BET分析 35
2.3 磷酸型多羥基亞鐵 36
2.3.1 磷酸型多羥基亞鐵的制備 36
2.3.2 PSF的形貌特性 36
2.3.3 PSF的結構組成 36
2.3.4 PSF表面元素的價態分析 37
2.3.5 PSF樣品的近紅外分析 38
2.4 綠銹 39
2.4.1 綠銹的制備與元素組成分析 39
2.4.2 XRD分析 40
2.5 黃鐵礦 40
2.5.1 黃鐵礦的基本性質 40
2.5.2 比表面積 41
2.5.3 XRD分析 42
2.5.4 化學元素分析 42
2.5.5 材料表面的分析與表征 43
2.5.6 不同氧化程度黃鐵礦的表面形貌 44
2.5.7 XPS分析 44
2.5.8 電化學表征 45
2.6 FeS2的合成 46
2.6.1 XRD分析 46
2.6.2 不同老化程度FeS2的XRD分析 46
2.6.3 材料形貌結構分析 47
2.6.4 TEM分析 48
2.6.5 Zeta電位分析 48
第3章 多羥基亞鐵還原轉化有機污染物 49
3.1 FHC還原偶氮染料脫色 50
3.1.1 研究方法 50
3.1.2 亞鐵結構形態對其還原性能的影響 50
3.1.3 FHC還原多種類型偶氮染料 51
3.1.4 FHC還原偶氮染料的影響因素 55
3.2 FHC還原偶氮染料脫色的機制 59
3.2.1 三價鐵鹽混凝去除RB5對照試驗 59
3.2.2 溶劑清洗濾渣吸附的染料 59
3.2.3 酸溶反應后沉淀物實驗 59
3.2.4 染料還原過程的光譜掃描 60
3.2.5 RB5反應前后液相色譜分析比較 61
3.2.6 RB5還原產物檢測和TOC的測定 61
3.2.7 脫色機理與反應途徑分析 63
3.3 FHC還原轉化硝基苯類污染物 66
3.3.1 亞鐵形態對還原性能的影響 67
3.3.2 陰離子對FHC還原轉化硝基苯的影響 67
3.4 FHC還原轉化2，5-二溴苯胺 72
3.4.1 FHC吸附2，5-二溴苯胺的研究 72
3.4.2 Cu2+對FHC還原2，5-二溴苯胺的影響 74
3.4.3 Ag+對FHC還原2，5-二溴苯胺的影響 74
3.4.4 Pd2+對FHC還原2，5-二溴苯胺的影響 76
3.4.5 還原脫溴途徑分析 78
3.5 本章小結 78
第4章 多羥基亞鐵還原去除亞硝酸鹽 80
4.1 FHC對亞硝酸鹽的還原能力 81
4.1.1 FHC對亞硝酸鹽去除能力研究 81
4.1.2 FHC投加量對還原產物的影響 83
4.1.3 FHC與零價鐵去除亞硝酸鹽能力的對比 84
4.2 pH對FHC去除亞硝酸鹽的影響 85
4.2.1 初始pH對亞硝酸鹽去除的影響 85
4.2.2 Fe(Ⅱ)/OH–摩爾比對反應的影響 86
4.2.3 pH對反應產物的影響 88
4.3 溶解氧對FHC還原亞硝酸鹽的影響 90
4.3.1 FHC制備過程溶解氧的影響 90
4.3.2 溶解氧對去除率的影響 91
4.3.3 溶解氧對還原產物的影響 92
4.4 共存離子對FHC還原亞硝酸鹽的影響 93
4.4.1 Cu2+對FHC還原NO2–的影響 93
4.4.2 Ag+對FHC還原NO2–的影響 94
4.4.3 Zn2+對FHC還原NO2–的影響 96
4.5 FHC還原亞硝酸鹽的反應動力學 98
4.5.1 不同Fe/N摩爾比條件下的反應動力學 99
4.5.2 Cu2+對FHC還原NO2–的反應動力學影響 101
4.6 本章小結 102
第5章 多羥基亞鐵還原去除重金屬類污染物 103
5.1 FHC還原去除Cr(Ⅵ)性能與機制 103
5.1.1 亞鐵形態對去除Cr(Ⅵ)性能的影響 103
5.1.2 FHC去除Cr(Ⅵ)性能的優化 105
5.2 FHC還原去除Ni(Ⅱ)的性能與機制 118
5.2.1 亞鐵形態對去除Ni(Ⅱ)性能的影響 118
5.2.2 FHC去除Ni(Ⅱ)性能的優化 118
5.2.3 FHC去除Ni(Ⅱ)容量及轉化機制 125
5.3 FHC還原去除Se(Ⅳ)的性能與機制 133
5.3.1 亞鐵形態對去除Se(Ⅳ)性能的影響 133
5.3.2 FHC去除Se(Ⅳ)性能的優化 134
5.3.3 響應面法優化Se(Ⅳ)去除的因素 138
5.3.4 FHC去除Se(Ⅳ)的動力學 141
5.3.5 Se(Ⅳ)的去除途徑及轉化機制 142
5.4 FHC還原破絡去除水中絡合態銅 145
5.4.1 FHC還原去除EDTA-Cu的性能與機制 145
5.4.2 FHC還原去除CA-Cu的性能與機制 153
5.5 FHC還原破絡去除水中的絡合態鎳 157
5.5.1 亞鐵形態對去除EDTA-Ni性能的影響 157
5.5.2 FHC去除EDTA-Ni性能的優化 158
5.6 本章小結 162
第6章 多羥基亞鐵除砷性能與機制 164
6.1 FHC除砷性能研究 164
6.1.1 無氧條件下除砷性能 164
6.1.2 有氧條件下的除砷性能 169
6.2 亞鐵礦物轉化與砷的去除機制 173
6.2.1 無氧環境的除砷機制 173
6.2.2 有氧環境的除砷機制 176
6.3 碳酸型結合態亞鐵的除砷性能 179
6.3.1 除砷條件的優化 179
6.3.2 砷去除動力學分析 183
6.3.3 溶解氧對砷轉化去除的作用機制 186
6.3.4 副砷鐵礦的穩定性 195
6.3.5 CSF除砷過程中As(Ⅲ)的氧化研究 196
6.4 本章小結 204
第7章 黃鐵礦活化H2O2降解有機污染物 206
7.1 天然黃鐵礦活化H2O2處理偶氮染料 207
7.1.1 染料脫色性能 207
7.1.2 反應參數優化 209
7.1.3 污染物去除機理 215
7.2 天然黃鐵礦/H2O2氧化去除水中微量有機物 219
7.2.1 天然黃鐵礦活化H2O2氧化去除三氯生 219
7.2.2 天然黃鐵礦活化H2O2去除氯霉素 222
7.2.3 天然黃鐵礦活化H2O2去除對乙酰氨基酚 226
7.2.4 天然黃鐵礦活化H2O2去除2，4-二氯酚 232
7.3 FeS2活化H2O2去除雙氯芬酸 235
7.3.1 FeS2活化H2O2降解雙氯芬酸活性試驗 235
7.3.2 雙氯芬酸降解動力學 242
7.3.3 氧化降解雙氯芬酸的反應機制 245
7.4 本章小結 247
第8章 黃鐵礦活化H2O2的類Fenton反應機制 249
8.1 類Fenton體系中的自催化作用 249
8.2 FeS2的表面氧化機制 250
8.2.1 Fe3+對FeS2的氧化作用 253
8.2.2 H2O2對FeS2的氧化作用 255
8.3 影響自催化過程的因素 256
8.3.1 磷酸鹽對自催化過程的影響 256
8.3.2 溶液pH對自催化過程的影響 256
8.4 Fe3+/FeS2/H2O2的協同催化作用 259
8.5 環中性條件下黃鐵礦活化H2O2過程次生鐵礦物的關鍵作用機制 261
8.5.1 環中性條件下 OH生成動力學及累積濃度 262
8.5.2 次生固相鐵物種的可絡合溶出性 265
8.5.3 次生固相鐵物種的形態識別 266
8.5.4 黃鐵礦環中性氧化過程中次生鐵物種的氧化還原行為 271
8.6 本章小結 274
第9章 強化黃鐵礦活化H2O2類Fenton反應活性的方法 276
9.1 絡合劑強化黃鐵礦活化H2O2類Fenton反應 276
9.1.1 酸性條件下常見絡合劑對FeS2/H2O2體系降解污染物性能的影響 276
9.1.2 中堿性條件下絡合劑強化黃鐵礦活化H2O2去除氯霉素 287
9.2 還原性硫物種強化黃鐵礦/H2O2降解污染物 295
9.2.1 硫化鈉強化黃鐵礦/H2O2降解氯霉素 296
9.2.2 強化黃鐵礦/H2O2降解對乙酰氨基酚 303
9.3 本章小結 308
第10章 硫化亞鐵礦物活化PDS去除新興污染物 310
10.1 黃鐵礦活化PDS降解對乙酰氨基酚 311
10.1.1 影響因素研究 311
10.1.2 反應過程探究 313
10.1.3 黃鐵礦重復利用性能 315
10.1.4 黃鐵礦活化PDS/H2O2過程中pH變化 316
10.1.5 穩定pH條件下黃鐵礦活化PDS/H2O2降解ACT 316
10.1.6 堿活化PDS氧化降解ACT 317
10.1.7 反應過程中黃鐵礦表面鐵和硫形態分析 318
10.1.8 黃鐵礦活化PDS與CuS-PDS和ZnS-PDS反應的對比 320
10.1.9 活性氧化物種識別 321
10.1.10 ACT降解路徑分析 322
10.1.11 硫化物對黃鐵礦/PDS降解ACT的影響 325
10.2 硫化亞鐵活
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