纳米四氧化三铁(FMNPs)活化过硫酸盐氧化降解橙黄G的研究

纳米四氧化三铁
四氧化三铁是一种铁氧体，俗称黑氧化铁、磁性铁、磁铁、黑氧化铁等。

因为它是一
种磁性黑晶体，所以也称为磁性氧化铁。

四氧化三铁是由氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。

溶于酸溶液，不溶于水、碱溶液和乙醇。

天然的四氧化三铁不溶于酸性溶液，湿态下易在
空气中氧化成氧化铁。

一般可用作颜料和抛光剂。

黑色的四氧化三铁是铁的一种混合价态氧化物，熔点为℃，密度为5.18g/cm3，不溶
于水，可溶于酸溶液，在自然界中以磁铁矿的形态出现，常温时具有强的亚磁铁性与颇高
的导电率。

铁磁性和亚铁磁性物质在居里（curie）温度以上发生二级相变转变为顺磁性
物质。

fe3o4的居里温度为℃。

可将物质的磁性分为五类：抗磁性（反磁性）：物质中全
部电子在原子轨道或分子轨道上都已双双配对、自旋相反，没有永久磁矩。

顺磁性：原子
或分子中有未成对电子存在，存在永久磁矩，但磁矩间无相互作用。

铁磁性：每个原子都
有几个未成对电子，原子磁矩较大，且相互间有作用，使原子磁矩平行排列。

亚铁磁性
（铁氧体磁性）：相邻原子磁矩部分呈现不相等的反平行排列。

反铁磁性：在néel温度
以上呈顺磁性；在低于néel温度时，磁矩间相邻原子磁矩呈现相等的反平行排列。

fe3o4
有高的电导率，可以将fe3o4不平常的电化学性质归因于电子在fe2+与fe3+之间的传递。

煤炭与化工Coal and Chemical Industry第43卷第12期2020年12月Vol.43 No. 12Dec. 2020化工环保与安全EDTA 络合亚铁离子活化过硫酸盐降解甲基橙李江，毕佳欣，韩晔娇（太原工业学院化学与化工系，山西 太原030008）摘 要：以甲基橙模拟染料废水，用EDTA 络合Fe(U)活化过硫酸盐形成SO 厂自由基来降解甲基橙。

通过实验研究表明：初始过硫酸钠的浓度为4mmol/L 、[FeY 『-溶液浓度为1.5mmol/L 、反应温度为45七时，甲基橙(10 mg/L)的降解率最高可到达98.4%;同时降解率会 随着溶液酸度升高而增大。

关键词：EDTA ；螯合Fe (H)；过硫酸盐；甲基橙中图分类号：X788文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2020 ) 12-0147-04EDTA complexed ferrous ion activated persulfatedegraded methyl orangeLi Jiang, Bi Jiaxin, Han Yejiao(Tai-yuan Institute of T echnology, Department of C hemistry and Chemical Engineering, Taiyuan 030008, China )Abstract : Methyl orange was used to imitate dye wastewater, and EDTA —Fe (II) activated sodium persulfate to form sulfatefree radicals to degrade methyl orange. The results showed that the initial concentration of Na 2S 2O 8 was 4 mmol/L, theconcentration of [FeY]2- was 1.5 mmol/L, the reaction temperature was 45 °C, the degradation rate of methyl orange (10mg/L) was the highest, reaching 98.4%. the degradation rate of methyl orange could be increased by raising acidity ofsolution.Key words : EDTA; chelate FeQI); persulfate; methyl orange0引 言染料废水色度深、水质变化大、有机污染物含量较高、生物可降解性较低，较难降解处理。

过硫酸盐活化技术降解污染物的研究进展徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【摘要】We briefly introduce physical and chemical properties of persulfate(PS),and emphasize the PS ac-tivation technology,including transition metal ions activation,transition metal activation,carbon activation,and thermal activation,etc.Meanwhile,we summarize the activation mechanism and the application of activated PS in the degradation of organic matter,and propose the main research directions and the technical improvement di-rections of PS activation technology in the future.%简单介绍了过硫酸盐的物理和化学性质,重点介绍了过硫酸盐的活化技术,如过渡金属离子活化、过渡金属活化、碳活化、热活化等,并对活化机理及活化过硫酸盐在有机物降解中的应用进行了简述,提出了过硫酸盐活化技术未来的主要研究方向以及技术改进方向.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】5页(P14-18)【关键词】过硫酸盐;硫酸根自由基;活化;污染物;过渡金属【作者】徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】X703.1无处不在的无机物和有机物导致的全球污染越来越严重，致使全球约超过25%的人口遭受水污染带来的健康和卫生问题[1]，尤其是在人类发展指数(HDI)较低的许多非洲和亚洲国家，地表水和地下水的污染直接导致缺水。

活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展摘要：过硫酸盐在不同活化因子的作用下可产生具有强氧化性的硫酸根自由基（SO4–·），能氧化分解众多的有机化合物，同时因其具有的氧化能力强、反应速度快及应用范围广等特点，近年来在环境污染治理领域备受关注。

本文在对活化过硫酸盐氧化机理分析的基础上，综述了国内外利用过渡金属离子、氧化剂、热、强碱及联合活化等多种方式活化过硫酸盐修复有机物污染土壤的研究现状，并对活化过硫酸盐修复污染土壤的影响因素如氧化剂的添加量及添加方式、初始pH 和反应时间进行了综述。

此外，对活化过硫酸盐氧化法与电动修复、微生物修复、表面活性剂洗脱、固化稳定化等技术在土壤修复中的联合应用同样进行了的阐述。

最后提出了活化过硫酸盐应用于土壤修复领域存在的问题，并对今后的研究方向进行了展望。

关键词：过硫酸盐；氧化；活化；自由基；修复；有机污染物随着城市的现代化及经济的高速发展，城市布局和结构有了很大的调整，众多企业和工厂的搬迁、关停等产生的污染场地在二次开发和再利用的过程中，遗留的土壤污染问题犹如一颗“定时炸弹”，对生态环境及人群健康造成威胁。

如何有效解决遗留污染场地的污染土壤问题现已迫在眉睫，国内外众多学者对这一问题展开了不断的探索。

有机污染土壤的修复方法有原位修复和异位修复两种。

其中，原位化学氧化是将化学氧化剂加入污染原位区域，污染物由于氧化剂的强氧化性而被分解转化为小分子无害物质的方法，该方法因其氧化范围宽、降解效率高、修复周期短等特点成为环境领域的研究热点。

近年来，化学氧化技术已经在有机污染土壤的应用方面取得了较大进展，呈现出显著的修复效果。

选择合适的氧化剂是决定土壤修复效率的关键因素之一，氧化剂要求不仅氧化性强，而且本身及氧化产物对环境危害小。

目前应用于有机污染物降解的化学氧化剂包括Fenton 试剂、O3、高锰酸钾、活化过硫酸盐等。

高锰酸钾（氧化还原电位E0 =1.68V）性质稳定，易与含π 键的有机物反应，但本身容易被土壤中的天然有机质所消耗，同时产生的二氧化锰沉淀影响氧化剂在空隙中的传递，且存在污染地下水的风险；同样具有环境友好性的Fenton 试剂氧化范围宽、反应速度快，但羟基自由基产量不稳定，且易与土壤组分选择性剧烈反应，限制了自由基与污染物接触氧化的机会，同时对环境pH 范围要求较窄；臭氧（氧化还原电位E0 =2.07V）及其形成的自由基氧化能力较强，且二次污染小，但由于其为气态，纵向传输距离短，易受到传质和溶解性的限制而影响修复效果[6]。

Fe3O4-膨润土作为电Fenton催化剂用于降解橙黄G闫巍;余智勇;田江南;张欢【摘要】The degradation process of orange G has been researched,using the electric Fenton system which consist-ed of polytetrafluoroethylene(PTFE)-carbon black(CB)modified graphitefelt(GF)as cathode,platinum plate as anode,and 500 mL 0.05 mol/L ofNa2SO4solution as electrolyte.The characteristics of three kinds of catalyst supporting materials(diatomaceous,kaolin and bentonite),are investigated.The catalysts have been prepared by surface growingFe3O4method.The result from the degradation of 20 mg/L of organic G shows that Fe3O4-bentonite is con-firmed to be the best catalyst. Under the effect of optimal catalyst,when pH is 3,current density 50 A/m2,catalyst dosage 1.0 g/L, and conduction time 40 min,the removing rate of orange G by the electro-Fenton system reaches 95.34%.%采用聚四氟乙烯(PTFE)-炭黑(CB)修饰的石墨毡(GF)为阴极,铂片为阳极,500 mL 0.05 mol/L 的Na2SO4溶液为电解液组成的电Fenton体系降解橙黄G.考察了3种催化剂支撑材料(硅藻土、高岭土和膨润土)的特性,并利用表面生长Fe3O4法制备了催化剂.对20 mg/L橙黄G 的降解结果表明,Fe3O4-膨润土为最佳催化剂;在最佳催化剂作用下,当pH为3,电流密度为50 A/m2,催化剂投加量为1.0 g/L,通电时间为40 min时,电Fenton体系对橙黄G的去除率达到95.34%.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】4页(P40-43)【关键词】电Fenton;非均相催化剂;橙黄G【作者】闫巍;余智勇;田江南;张欢【作者单位】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,北京102209;中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,北京102209;中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,北京102209;中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,北京102209【正文语种】中文【中图分类】X703纺织、皮革、造纸、印刷和化妆品等工业所产生的废水中通常含有大量的毒性染料，其中，偶氮染料是一种由1个或者更多的偶氮基团（—N=N—）连接在芳香环上形成的化合物。

纳米四氧化三铁的制备与表面改性化学与材料科学系 09级应用化学1班刘立君李淑媛摘要：由于纳米Fe3O4在光学、电学、热学、磁学、力学等方面独特的性质，对它的研究越来越多，且在各个领域的应用也越来越广泛，因此本文详细介绍了纳米四氧化三铁的各种制备方法，对其制备工艺的优缺点、应用前景、产品性能进行了详细的比较；并综述了纳米四氧化三铁的表面改性的方法，如有机改性、无机改性、偶联改性、小分子改性、大分子改性等改性手法，以及表面改性后各种纳米Fe3O4的特征与用途前景。

关键词纳米Fe3O4 综述表面改性1引言四氧化三铁的性质：四氧化三铁在常温常压状态下是一种具有强磁性的黑色粉末状晶体，潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁，二价铁离子被氧化成三价铁离子。

四氧化三铁具有强磁性，四氧化三铁固体具有优良的导电性。

因为在磁铁矿中，由于Fe2 +与 Fe3 +在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性能。

X 射线研究表明，四氧化三铁是铁( III) 酸盐，即 Fe2 +( Fe3 +O2 －2)2，称为“偏铁酸亚铁”，化学式为Fe( FeO2)2。

在四氧化三铁里，铁显两种价态，所以常常将四氧化三铁看成是由 FeO 与 Fe2O3组成的化合物，也可表示为 FeO·Fe2O3，但不能说是 FeO 与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。

常见的天然磁铁矿中主要成分是四氧化三铁的晶体。

磁性纳米粒子的性质：纳米材料指颗粒尺寸在1-100nm间的粒子,及由其聚集而成的纳米固体材料,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得其与同组成的材料相比,显示独特的光学、电学、热学、磁学、力学及化学性质。

当磁性纳米材料的尺寸减小到纳米尺度时,尺寸和形状这两个关键参数强烈影响着其磁性能,使磁性纳米粒子呈现超顺磁性,高矫顽力,低居里温度和高磁化率，同时,磁性纳米粒子具有以下几方面的特性:第一,磁性纳米粒子具有可控性的粒径(从几纳米到几十纳米),小于或相当于细胞(10-100nm),病毒(20-450nm),蛋白质(5-50nm),基因(Znm宽10-100nm长)的尺度,这表明磁性纳米粒子能够接近我们所感兴趣的生物实体.事实上,它们可以被生物分子修饰后连接到生物实体上,由此提供了一种可控的标一记方法；第二，磁性纳米粒子的磁性遵从库仑定律,能够通过外加磁场加以控制；第三,磁性纳米粒子能够对磁场的周期性变化产生响应,从激励场获得能量,由此微粒能够被加热,从而可用于热疗,传输大量的热能到靶区,如肿瘤；第四,磁性纳米粒子可从尿液及大便中排泄，其中经肾脏排出较多,肠道排出较少。

过硫酸盐高级氧化技术处理废水研究徐旻辉0201201591.引言随着进入环境的污染物日趋复杂化，促使了以羟基自由基(OH•) 为主要活性物种的高级氧化技术的产生与发展。

与其他传统氧化法相比，高级氧化技术的主要特点在于氧化能力强、选择性小、反应速率快，而且反应条件温和，无需高温高压。

传统的高级氧化技术是以OH•为主要活性物质降解污染物。

过硫酸盐高级氧化技术是近年来发展起来的以SO4-•为主要活性物种降解污染物的新型高级氧化技术，是一种类Fenton法。

过硫酸盐包括过一硫酸盐(PMS) 和过二硫酸盐(PS)，通常情况下是指后者。

过硫酸盐是一类常见氧化剂，主要有钠盐、钾盐和铵盐。

过一硫酸盐和过二硫酸盐属于H2O2的衍生物。

三者在结构上相似，都有O-O键。

H2O2中的一个H被SO3取代生成PMS，两个H被SO3取代生成PS。

由于SO3的影响，O-O键变长，键能降低。

PS中O-O键的键能为140 kJ/mol，H2O2为213.3 kJ/mol。

PMS中O-O 键的键能还没有报道，不过据推测应该在140 kJ/mol和213.3 kJ/mol之间。

此外，PMS由于只有一个H被取代，具有不对称结构。

由于SO3的吸电子作用，使PMS 中的O-O键中电子云向SO3一侧的氧原子偏移，使H一侧的氧原子带部分正电荷。

这三种过氧化物都是强氧化剂，标准氧化还原电位为2.01 V (PS)、1.82 V (PMS) 和1.776 V (H2O2)。

但是在未活化的情况下三种过氧化物氧化有机物的能力都有限。

在热、UV、金属活化条件下，这三种过氧化物可以产生SO4-•和OH•。

SO4-•的标准氧化还原电位为+2.5～+3.1 V，接近于甚至超过氧化性极强的OH• (Eθ=+1.8～+2.7 V)。

2.过硫酸盐活化方法(1)热活化基本原理: S2O82-加热→SO4-•热激发断裂双氧健，需要的热活化能约140.2 kJ/mol。

热活化过硫酸盐的技术已被应用于处理土壤及地下水中的有机污染物质。

DOI ：10.19965/ki.iwt.2022-0491第 43 卷第 6 期2023年 6 月Vol.43 No.6Jun.，2023工业水处理Industrial Water Treatment 铁基生物炭活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展张洪涛1，刘涛2，杨宗建3，蔡书涵1，王振昌1，陈鹏1，胡志军1，张欣1，2，4（1.浙江科技学院环境与资源学院，浙江杭州 310023；2.浙江山鹰纸业有限公司，浙江嘉兴 314305；3.浙江金昌特种纸股份有限公司，浙江龙游 324404；4.东北石油大学，黑龙江大庆 163318）[ 摘要 ] 环境中富集的各种有机污染物对生态系统和人体健康存在较大威胁。

近年来，基于过硫酸盐（PS ）的高级氧化技术（AOPs ）因操作简单、成本较低且氧化还原能力强，在高效降解有机污染物方面展现出巨大潜力。

铁基生物炭（Fe-biochar ）由于具有吸附和催化的双重优势，在活化PS 降解有机污染物领域得到了广泛应用。

简述了Fe-biochar 复合材料的制备方法，介绍了Fe-biochar 活化PS 过程的影响因素，分析了污染物降解过程中存在的反应机制。

Fe-biochar 不仅可以通过吸附作用去除污染物，还可以通过高效的电子转移来介导Fe-biochar/PS 体系中自由基途径和非自由基途径对污染物进行降解。

同时，对Fe-biochar 的重复利用性和稳定性进行了讨论，提出了几种Fe-biochar 高效再生的方法。

最后对Fe-biochar 用于活化PS 降解有机污染物的实际应用进行了展望，以期为难降解有机污染物处理及生物质高值化利用提供参考。

［关键词］ 过硫酸盐；铁基生物炭；自由基；非自由基［中图分类号］ X703 ［文献标识码］A ［文章编号］ 1005-829X （2023）06-0022-10Research progress on the treatment of organic wastewater byiron -based biochar activated persulfateZHANG Hongtao 1，LIU Tao 2，YANG Zongjian 3，CAI Shuhan 1，WANG Zhenchang 1，CHEN Peng 1，HU Zhijun 1，ZHANG Xin 1，2，4（1.School of Environmental and Natural Resources ，Zhejiang University of Science and Technology ，Hangzhou 310023，China ；2.Zhejiang Shanying Paper Co.， L td.， J iaxing 314305，China ；3.Zhejiang Jinchang SpecialtyPaper Co.， L td.， L ongyou 324404，China ；4.Northeast Petroleum University ，Daqing 163318，China ）Abstract ：Various organic pollutants in the environment pose a great threat to ecosystem and human health. In re⁃cent years ，advanced oxidation processes （AOPs ） based on persulfate （PS ） have shown great potential in the effi⁃cient removal of organic pollutants due to simple operation ，low cost and high redox efficiency. Iron -based biochar（Fe-biochar ），which has the dual advantages of adsorption and catalysis ，has been widely used in the field of acti⁃vating PS to degrade organic pollutants. The preparation method of Fe-biochar was summarized firstly. Various in⁃fluencing factors in the Fe-biochar/PS process were introduced. The catalytic mechanism in the Fe-biochar/PS pro⁃cess was described on the point of adsorption ，radical pathway ，and non -radical pathway. In addition ，the stabilityand reusability of Fe-biochar catalyst were discussed ，and two efficient regeneration methods were put forward. Fi⁃nally ，the practical application of Fe-biochar as the catalyst for activating PS was prospected. It hopes to provide ref⁃erence for degradation of refractory organic pollutants and high -valued utilization of biomass.Key words ：persulfate ；iron -based biochar ；free radicals ；non -free radicals［基金项目］ 浙江省自然科学基金项目（LY21C160004）；浙江省科技厅省级重点研发计划项目（2021C02031）开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：工业水处理2023-06，43（6）张洪涛，等：铁基生物炭活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展近年来，废水中难降解有机污染物问题日益严峻，传统的生物化学方法难以有效去除。