本書(shū)以鐵基非均相催化劑的合成及其在高級(jí)氧化領(lǐng)域去除水中難降解有機(jī)污染物的研究為主線，主要涵蓋了鐵基非均相催化劑的制備、表征、性能研究、催化反應(yīng)機(jī)理及應(yīng)用等方面的內(nèi)容，探究了鐵基非均相催化劑對(duì)難降解有機(jī)污染物的去除性能，并結(jié)合系列表征，旨在掌握催化劑結(jié)構(gòu)與有機(jī)污染物降解性能的規(guī)律，調(diào)控并優(yōu)化提高鐵基非均相催化劑的催化效率和穩(wěn)定性。通過(guò)豐富的案例，展示了鐵基非均相催化劑的廣泛應(yīng)用性。
本書(shū)內(nèi)容豐富新穎、結(jié)構(gòu)科學(xué)清晰、語(yǔ)言通俗易懂，可供催化、水處理等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員及管理人員參考，也可供高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程、化學(xué)工程、材料工程及相關(guān)專業(yè)師生參閱。
孫秀萍，講師，2022年畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)，獲環(huán)境科學(xué)與工程博士學(xué)位，畢業(yè)后就職于煙臺(tái)大學(xué)土木工程學(xué)院給排水專業(yè)，從事水質(zhì)工程學(xué)的教學(xué)工作。近5年來(lái)作為核心成員參與3項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目No. 52070005——PBAs 衍生雙金屬?gòu)?fù)合陰極的制備及陰陽(yáng)極協(xié)同氧化降解水中PPCPs；No. 51778013——基于改性碳素電極和包裹型固相催化劑的陰陽(yáng)極協(xié)同氧化體系的構(gòu)建及其降解典型除草劑研究；No. 51478014——陰極還原脫氯-陽(yáng)極電化學(xué)氧化耦合降解酚類有機(jī)污染物效能與機(jī)理。參與1項(xiàng)北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目；參與1項(xiàng)橫向課題：北京市密云區(qū)河道排污口調(diào)查和污染源追根溯源項(xiàng)目。在環(huán)境領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文5篇；授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)。
第1章 概述 001
1.1 高級(jí)氧化技術(shù) 002
1.1.1 臭氧氧化技術(shù) 002
1.1.2 芬頓氧化技術(shù) 003
1.1.3 電化學(xué)氧化技術(shù) 003
1.1.4 光催化氧化技術(shù) 004
1.1.5 過(guò)硫酸鹽氧化技術(shù) 006
1.2 非均相高級(jí)氧化技術(shù) 012
1.2.1 基于羥基自由基的非均相高級(jí)氧化技術(shù) 012
1.2.2 基于硫酸根自由基的非均相高級(jí)氧化技術(shù) 014
1.3 鐵基非均相催化劑在污水處理方面的研究現(xiàn)狀 017
1.3.1 鐵基單金屬非均相催化劑的研究現(xiàn)狀 017
1.3.2 鐵基雙金屬非均相催化劑的研究現(xiàn)狀 020
參考文獻(xiàn) 023
第2章 鐵基非均相催化劑 032
2.1 表征測(cè)試方法 033
2.1.1 表面形貌分析 033
2.1.2 微觀結(jié)構(gòu)分析 033
2.1.3 晶體結(jié)構(gòu)分析 033
2.1.4 表面元素組成分析 033
2.1.5 拉曼光譜分析 033
2.1.6 比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析 034
2.1.7 官能團(tuán)結(jié)構(gòu)分析 034
2.1.8 親疏水性分析 034
2.1.9 熱穩(wěn)定性分析 034
2.1.10 磁性能分析 034
2.1.11 電極電化學(xué)性能測(cè)試 034
2.2 目標(biāo)物檢測(cè)與分析方法 035
2.2.1 PS檢測(cè)方法 035
2.2.2 H2O2 檢測(cè)方法 035
2.2.3 金屬離子濃度測(cè)定方法 035
2.2.4 零電荷點(diǎn)測(cè)定方法 035
2.2.5 污染物檢測(cè)方法 036
2.2.6 降解產(chǎn)物檢測(cè)方法 037
2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)與計(jì)算方法 037
2.3.1 污染物去除率計(jì)算 037
2.3.2 降解動(dòng)力學(xué)分析 037
2.3.3 電流效率計(jì)算 038
2.3.4 礦化率計(jì)算 038
2.3.5 能耗分析 038
2.4 毒性評(píng)估 039
2.4.1 大腸埃希菌生長(zhǎng)抑制實(shí)驗(yàn) 039
2.4.2 生態(tài)毒性評(píng)估 039
參考文獻(xiàn) 040
第3章 鎳鐵基催化劑 041
3.1 鎳鐵基催化劑的制備與表征 042
3.2 鎳鐵基催化劑活性評(píng)價(jià) 043
3.3 鎳鐵基催化劑的晶相、形態(tài)和組成 043
3.4 鎳鐵基催化劑應(yīng)用于非均相高級(jí)氧化體系的性能研究 047
3.5 鎳鐵基催化劑非均相高級(jí)氧化體系催化機(jī)理探究 052
3.6 鎳鐵基催化劑在不同實(shí)際水體中的應(yīng)用研究 054
3.7 鎳鐵基催化劑降解不同污染物的適用性研究 055
3.8 鎳鐵基催化劑的穩(wěn)定性 055
3.9 鎳鐵基催化劑在連續(xù)流固定床中的應(yīng)用 056
參考文獻(xiàn) 057
第4章 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑 060
4.1 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑的制備 061
4.1.1 CoFe@NC的制備 061
4.1.2 CoFe@NC/CM 的制備 062
4.1.3 CoFe@NC/CCM 的制備 062
4.2 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑制備條件優(yōu)化 063
4.2.1 熱解溫度的優(yōu)化 063
4.2.2 碳化溫度的優(yōu)化 063
4.2.3 CoFe@NC與Cs質(zhì)量比的優(yōu)化 064
4.3 CoFe@NC/CCM 的表征 065
4.3.1 晶體結(jié)構(gòu)分析 065
4.3.2 Raman光譜分析 066
4.3.3 表面形貌分析 067
4.3.4 微觀形貌分析 068
4.3.5 表面元素組成分析 069
4.3.6 官能團(tuán)結(jié)構(gòu)分析 070
4.3.7 熱穩(wěn)定性分析 071
4.3.8 磁性能分析 071
4.4 不同影響因素對(duì)處理效果的影響 072
4.4.1 CoFe@NC/CCM 投加量 072
4.4.2 PMS投加量 073
4.4.3 溶液pH值 074
4.4.4 反應(yīng)溫度 075
4.4.5 污染物初始濃度 076
4.5 CoFe@NC/CCM 催化PDS和H2O2 處理廢水的性能對(duì)比 077
4.6 CoFe@NC/CCM 穩(wěn)定性測(cè)試 078
4.7 CoFe@NC/CCM 非均相高級(jí)氧化體系催化機(jī)理探究 079
參考文獻(xiàn) 082
第5章 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極 085
5.1 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極的制備 086
5.2 碳納米管泡沫鎳陰極的制備及表征 087
5.2.1 CNTs/NF陰極制備條件優(yōu)化 088
5.2.2 CNTs/NF陰極的表征 091
5.3 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極的制備及表征 093
5.3.1 CoFe@NC-CNTs/CNTs/NF復(fù)合陰極制備條件優(yōu)化 093
5.3.2 CoFe@NC-CNTs/CNTs/NF復(fù)合陰極表征 095
5.4 碳納米管泡沫鎳陰極對(duì)H2O2 生成量的影響因素探究 099
5.4.1 曝氣量對(duì)H2O2 生成量的影響 099
5.4.2 電流密度對(duì)H2O2 生成量的影響 100
5.4.3 初始pH值對(duì)H2O2 生成量的影響 101
5.5 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極非均相EF體系的性能研究 102
5.5.1 不同影響因素對(duì)處理效果的影響 102
5.5.2 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極穩(wěn)定性測(cè)試 105
5.5.3 非均相EF體系催化機(jī)理探究 106
5.6 非均相EF-PDS復(fù)合體系降解性能研究 110
5.6.1 曝氣量對(duì)處理效果的影響 110
5.6.2 PDS投加量對(duì)處理效果的影響 112
5.6.3 電流密度對(duì)處理效果的影響 112
5.6.4 溶液初始pH值對(duì)處理效果的影響 114
5.6.5 非均相EF-PDS復(fù)合體系活性氧物種的鑒定 114
5.7 非均相EF-PDS復(fù)合體系在不同實(shí)際水體中的應(yīng)用研究 115
5.8 非均相EF-PDS復(fù)合體系降解不同污染物的適用性研究 116
參考文獻(xiàn) 118
第6章 銅鐵基活性炭纖維復(fù)合陰極 121
6.1 銅鐵基活性炭纖維復(fù)合陰極的制備 122
6.1.1 CuFe2O4@ACF電極的制備 122
6.1.2 CuFe2O4@ACF電極制備條件的優(yōu)化 122
6.2 CuFe2O4@ACF電極的表征 124
6.2.1 表面形貌表征 124
6.2.2 元素組成分析 125
6.3 銅鐵基活性炭纖維復(fù)合陰極電活化PDS性能測(cè)試 125
6.3.1 不同因素對(duì)處理效果的影響 126
6.3.2 礦化度測(cè)試 129
6.3.3 CuFe2O4@ACF復(fù)合陰極電活化PDS體系催化機(jī)理探究 130
6.3.4 CuFe2O4@ACF電極重復(fù)穩(wěn)定性測(cè)試 131
6.4 銅鐵基活性炭纖維復(fù)合陰極降解不同污染物的適用性研究 132
參考文獻(xiàn) 133
第7章 鈷鐵基石墨氈復(fù)合陰極 134
7.1 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極的制備 135
7.2 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極制備條件優(yōu)化 136
7.2.1 金屬鹽濃度的優(yōu)化 136
7.2.2 金屬比例的優(yōu)化 137
7.2.3 煅燒溫度的優(yōu)化 138
7.3 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極的表征 139
7.3.1 晶體結(jié)構(gòu)分析 139
7.3.2 表面元素組成分析 141
7.3.3 表面形貌分析 141
7.3.4 微觀結(jié)構(gòu)分析 143
7.3.5 熱穩(wěn)定性分析 143
7.3.6 官能團(tuán)結(jié)構(gòu)分析 144
7.3.7 比表面積分析 144
7.3.8 電化學(xué)測(cè)試分析 145
7.4 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極電活化PDS的性能測(cè)試 146
7.4.1 不同因素對(duì)處理效果的影響 146
7.4.2 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極的穩(wěn)定性 152
7.4.3 活性氧物種類型的鑒定 153
7.4.4 溶解氧對(duì)阿特拉津降解的影響 154
7.5 FeO-CoFeO/GF電活化PDS體系催化機(jī)理探究 156
7.6 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極在不同實(shí)際水體中的應(yīng)用研究 160
7.7 FeO-CoFeO/GF復(fù)合陰極降解不同污染物的適用性研究 161
7.8 阿特拉津降解產(chǎn)物及降解路徑分析 162
7.9 毒性分析 164
參考文獻(xiàn) 167
第8章 鐵基催化劑性能比較及展望 170
8.1 鐵基催化劑性能比較 171
8.1.1 鎳鐵基催化劑 171
8.1.2 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑 172
8.1.3 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復(fù)合陰極 175
8.1.4 銅鐵基活性炭纖維復(fù)合陰極 177
8.1.5 鈷鐵基石墨氈復(fù)合陰極 178
8.2 展望 179
8.2.1 存在問(wèn)題 179
8.2.2 鐵基非均相催化劑體系研究展望 179
8.2.3 鐵基非均相催化劑應(yīng)用展望 180
參考文獻(xiàn) 180
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