船舶压载水中海洋微生物的羟基自由基致死特性研究

鉴于当前尚无一种有效治理压载水中外来有害生物入侵的方法,为解决这一难题,本文采用高级氧化技术,即生成高浓度羟基溶液的方法治理船舶压载水中的海洋微生物.研究主要是利用介质阻挡强电离放电的方法,将空气中的O2和海水中H2O电离离解成.OH等氧化自由基,溶于海水中形成高浓度羟基溶液.同时,实验以羟基致死压载水中的湛江等鞭金藻、牟氏角毛藻和大肠杆菌为例进行了研究.结果表明:羟基致死微生物的阈值为0.6 mg·L-1,主要是破坏了藻类体内的叶绿素,进而导致藻类的死亡.     

海洋污染及其防治

X55 200400910 羟基游离基杀死压载水中微生物研究/白敏冬…(大连海事大学环境工程研究所)∥海洋与湖沼/ 中国海洋湖沼学会.-2003,34(5).-484-488 环图P-8 利用介质阻挡强电离放电的方法,将空气中的O2和海水中H2O电离离解成OH等氧化自由基,溶于海水中形成高浓度羟基药剂。羟基致死压载水中入侵的细菌,微藻生物的反应属于游离     

强氧化自由基杀灭压载水微生物的模拟试验研究

在强电离电场作用下,H2O、O2分子发生电离、分解电离和电荷交换反应,在分子层次上加工成高浓度羟基溶液。试验是在每小时处理2t压载水的试验系统进行的。把羟基溶液加入压载水输送管道内,仅距加入点4m长度地方取样检测,当压载水的羟基比值浓度达到0 63mg/L时,原生动物、单胞藻、细菌浓度分别从4 4×104/mL、6 0×104/mL、1 9×105/mL均减少到低于检测方法的最低限;剩余羟基药剂分解成H2O、O2等。从试验数据表明,羟基溶液是治理压载水有效、廉价、无残留物的创新方法。     

羟基药剂杀灭压载水单胞生物研究

当前尚无一种有效的治理压载水外来入侵有害生物的方法。羟基氧化电位高达 2 80V ,它与压载水中入侵的有害细菌、微藻生物的反应属于游离基反应 ,致死微生物的反应速度极快 ,在压载水外排 (或输入 )过程中就可致死入侵微生物 ,致死微生物的羟基阈值为 0 7mg/L。羟基对入侵微生物具有广谱致死特性 ,它是杀灭微生物的绿色理想药剂 ,不存在药剂长期污染等问题     

羟基自由基快速致死水华针杆藻的研究

库区、河流富营养化加剧,水华频繁爆发形成的高藻水已严重威胁饮用水的安全.本文利用大气压强电离放电高效生成的氧活性粒子(OASs),通过高压射流器将其注入到处理高藻水的主管路中,生成羟基自由基(·OH),同时·OH对引起水华的针杆藻(Synedra sp.)进行杀灭.采用荧光染色、测定光合能力等生物学方法,确定·OH致死针杆藻的阈值浓度及致死时间.结果显示,当初始藻细胞密度为10×104、50×104和100×104cells·m L-1,致死阈值浓度分别为0.25、0.71和1.18 mg·L-1,而最大光量子产率Fv/Fm的值在1 s内由0.50迅速减小为不能检出,表明可在运输高藻水的管路中完成·OH的处理过程.本研究表明,·OH快速致死的方法可高效地处理高藻水.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

UV/H_2O_2、UV/O_3和O_3体系中自由基产生效率的比较研究

以水杨酸(Salicylic Acid,SA)为模型探针分子,采用高效液相色谱法(HPLC)研究了UV/H2O2、UV/O3和O3等高级氧化工艺的羟基自由基(·OH)产生效率。实验结果表明,在SA初始浓度40mg/L,反应时间10min,氧化剂投加量2mmol/L的条件下,2,5-DHBA和2,3-DHBA为水杨酸与·OH反应的主要中间产物。三种高级氧化工艺中,UV/H2O2体系具有最高的羟基自由基(·OH)产生效率。     

氧活性粒子脱除烟气中SO2的实验研究

为了解决目前气体电离放电脱硫方法存在的等离子源体积庞大、能耗高、以及需要依靠传统脱硫方法的协同作用等问题.拟用小流量高浓度氧活性粒子[O2+、O(1D)、O(3P)、O3]及引发剂HO2-分别注入烟道中,与烟气中H2O反应生成·OH;在无吸收剂、无催化剂及没有其他技术协同作用下,进行·OH氧化脱除大烟气量中的微量SO2并生成H2SO4的实验.结果表明:烟气温度为30℃,氧活性粒子与SO2摩尔比为3~4时,脱硫率达到94.6%,回收酸液中SO42-浓度达到9.3g/L.     

海洋污染及其防治

X55200502135强电离先进氧化OH·治理赤潮试验/白敏冬(大连海事大学环境工程研究所)…∥应用与环境生物学报/中科院成都生物研究所.-2004,10(5).-626~630环图X-27采用强电场电离H2O、O2方法,在分子层次上加工成高浓度OH·溶液,喷洒在有赤潮生物的海面上,当海水的羟基比值浓度达到0.68mg/L时,致死洛氏角刺藻(Chaetoceros lorenzianus)等29种赤潮生物效率达到99.89%,致死细菌、弧菌效率达到100%,致死膝沟藻孢子、多甲藻孢子效率达到100%;赤潮生物叶绿素a含量低于检测方法低限值;剩余OH·分解成H2O、O2;尸体将分解成CO2、H2O和微量无机…     

O_2~+、O_3同时脱硫脱硝实验

针对目前的烟气同时脱硫脱硝方法中存在的投资成本、运行费用、占地面积大等问题,研究强电离放电方法产生高浓度氧活性粒子(O2+、O3)注入烟气外排管道中,进行O2+、O3消除烟气中的NO,SO2转化成HNO3,H2SO4的等离子化学反应.描述强电离介质阻挡放电制取O2+、O3原理和烟道中O2+与H2O反应形成·OH及其氧化脱硫脱硝反应机制,分析回收酸液中的酸根离子种类及浓度.在O2+、O3与NO+SO2的物质的量比为5,烟气温度为65℃,H2O体积浓度为10%,停留时间为1s的实验条件下,脱硝脱硫率分别为97.4%,83.2%.     

BiVO4-Cu2O/CuO双光电极自偏压光电催化降解苯酚研究

基于费米能级差,构建了以BiVO_4为光阳极,Cu_2O/CuO为光阴极的双光电极可见光响应光催化燃料电池体系,研究了该体系在不同氧化剂的辅助作用下光电催化降解苯酚的效率与动力学.结果表明,向该体系中投加H_2O_2可以显著促进苯酚的降解,且反应过程光电流稳定,铜溶出量低.详细探究了H_2O_2初始浓度、pH对降解的影响,结果表明在H_2O_2投加量为5 mmol·L~(-1),初始pH为3.5条件下利于苯酚降解,5 mg·L~(-1)的苯酚可在120 min内完全去除.顺磁共振和猝灭实验表明该体系的主要氧化物种为·OH、·O~-_2和光生空穴.该催化体系实现了苯酚在可见光下的高效催化降解.     

TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应

以内分泌干扰物阿特拉津为模型污染物,研究了TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应.结果表明,在H2O2存在条件下,金红石TiO2经可见光激发可持续稳定地产生.OH自由基,在Fe3+协同作用下,.OH自由基生成量急剧增加;TiO2能可见光催化H2O2降解阿特拉津,金红石TiO2显示出较锐钛矿TiO2及混晶TiO2(TiO2P25)更高的催化活性,反应60 min,阿特拉津的降解率可达40%;以Fe3+协同TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津时,反应效率显著加快,反应5 min即对阿特拉津的降解率达到100%,而金红石TiO2显示出更为明显的协同效应.     

光助-二茂铁/H2O2非均相体系降解磺胺二甲基嘧啶

抗生素在废水和地表水中经常检出,因其可诱导细菌菌群的抗药性而备受关注,因而亟需发展新型高效的抗生素去除技术.本研究构建了基于二茂铁(Fc)的光助非均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的磺胺二甲基嘧啶(SMZ)为模型化合物,研究了SMZ在该体系中的降解动力学、转化途径和产物.结果表明,相对于Fc、Fc+UV、H_2O_2、H_2O_2+UV、Fc+H_2O_2体系,SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭实验证实·OH是Fc+H_2O_2+UV体系中决定SMZ降解的最主要活性物种.电子自旋共振实验发现Fc+H_2O_2+UV体系中产生了超氧自由基阴离子,说明Fc在光照条件下可产生电子. H_2O_2接受电子后歧化产生·OH进而促进SMZ降解.采用轨道离子阱高分辨质谱对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解产物进行了鉴定,发现有SMZ的羟基化、脱SO_2和C—S、S—N及N—C键断裂的产物形成.水中常见溶解性组分,如DOM、Cl~-及Br~-,可淬灭·OH而抑制SMZ降解,但离子强度对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解无显著影响,说明该技术对于含有高盐度抗生素废水的处理仍具有较好的效果.     

Ce3+与Cu2+协同强化芬顿体系氧化苯酚的效能与机制研究

研究了Ce~(3+)与Cu~(2+)协同强化芬顿体系在不同初始条件下对水中苯酚的氧化效能与机制.结果表明,在p H适用范围的宽度和H_2O_2浓度变化方面,Ce~(3+)/Cu~(2+)/Fe~(2+)/H_2O_2体系比传统的芬顿体系更具有优势,该体系在p H=5.0、H_2O_2浓度为2.0mmol·L-1的条件下,仍可以对苯酚保持相对较高的氧化效能;Cu~(2+)可能会借助反应过程中的中间产物(醌类物质)生成Cu+,Cu+催化H_2O_2分解生成·OH,Ce~(3+)可能促进体系内醌类物质的形成,加快Fe~(3+)与Fe~(2+)的循环效能,在一定程度上提高了芬顿体系中H_2O_2分解生成·OH的速率,说明Cu~(2+)与Ce~(3+)对芬顿体系的强化作用具有协同性;自由基终止剂依然可以抑制Ce~(3+)、Cu~(2+)强化的芬顿体系对苯酚的降解,由此说明体系中起到氧化作用的活性物种仍然是羟基自由基(·OH).     

福建茫荡山地区春季大气O3、HONO、HCHO、H2O2对 ·OH的贡献率研究

2009年春季在福建南平市茫荡山地区进行观测,测量了.OH源O3、HONO、HCHO和H2O2的浓度.结果表明O3、HCHO、HONO、H2O2浓度分别为4.96×10-8、3.97×10-10、2.53×10-10、1.18×10-10,低于华北农村的浓度.利用CMAQ计算O3、HCHO、HONO、H2O2对.OH的贡献率,分别为57.0%、7.7%、34.9%、0.4%.O3光解是该地区最重要的.OH来源.O3、HCHO、H2O2对.OH的贡献呈现单峰变化,在12:00～13:00达到峰值.HONO对.OH的贡献曲线呈波动状,和人类居住环境清晨出现峰值的情况不同.     

可控合成La（OH）3纳米球光催化去除NO及其催化性能机制研究

以KOH和La(NO3)3·6H2O为前驱体,柠檬酸为保护剂,采用一步水热法合成三维La(OH)3纳米球光催化剂.通过XRD、SEM、PL和UV-vis DRS等对样品进行结构表征.结果表明,柠檬酸的加入量对La(OH)3的形貌均匀性和催化活性均有较大影响.柠檬酸和La(NO3)3·6H2O的物质的量的比为2∶1时,得到的样品为形貌均匀的纳米球,光催化活性最佳且稳定性好.这是因为三维的纳米球结构更容易促进光生载流子的分离;此外,形貌均匀无团聚,增加了催化剂表面的活性位点,使反应过程中反应物和中间产物迅速扩散,从而光催化活性最高.在光催化过程中,羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O-2)是最主要的氧化物种.NO可以和产生的·OH和·O-2反应生成HNO2和HNO3,从而去除NO.本文研究结果充实了La(OH)3光催化材料的合成基础理论,探讨了La(OH)3光催化活性机理,为La(OH)3应用打开了新的视野.     

水力空化强化H2O2氧化降解水中苯酚的研究

采用水力空化强化H₂O₂降解水中苯酚,考察入口压力,ρ(H₂O₂)和溶解气体等因素对苯酚降解的影响;比较了水力空化方法和超声空化方法降解水中苯酚的能耗效率.研究表明:苯酚降解率随着入口压力的增大而增大,入口压力从1.0×105 Pa增大到3.5×105 Pa时,相应地苯酚降解率从17.6%增加到47.6%;在一定条件下,ρ(H₂O₂)有一个最佳值;不同的溶解气体对苯酚降解效果的影响不同,O₂的效果比N₂好.分析ρ(H₂O₂)和溶解气体对苯酚降解效果的影响及苯酚降解中间产物的分布表明,羟基自由基的产生是苯酚降解的主要原因,水力空化的能量利用率是超声空化的5.4倍.      

超声/K2S2O8体系降解左氧氟沙星过程中活性自由基产生机制

以左氧氟沙星水溶液为实验材料,比较了超声、K₂S₂O₈和超声/K₂S₂O₈ 3种体系对左氧氟沙星的去除效果,并通过K₂S₂O₈浓度、超声功率、pH值及添加异丙醇或叔丁醇的对照实验,分析了超声/K₂S₂O₈体系去除左氧氟沙星过程中活性自由基产生机制及变化规律.结果表明：在左氧氟沙星浓度30 mg·L^-1、过硫酸盐浓度20 mmol·L^-1、超声功率360 W、pH=9的条件下,反应180 min,超声/K₂S₂O₈体系中左氧氟沙星的去除率达到90%,超声体系为13.89%,K₂S₂O₈体系只有5.82%;超声/K₂S₂O₈体系存在协同作用,产生了更多的SO₄^-·和·OH;超声/K₂S₂O₈体系中·OH的产生有超声和链式反应两种途径,其中,链式反应的贡献较大,K₂S₂O₈的存在是·OH产生的必要条件,链式反应在自由基浓度较高条件下会发生猝灭,K₂S₂O₈浓度对SO₄^-·的产生有重要影响,但K₂S₂O₈浓度过高对SO₄^-·的产生无益;超声/K₂S₂O₈体系降解左氧氟沙星过程中SO₄^-·与·OH是通过链式反应共同增减的,·OH在反应中占主导地位;反应初期·OH作用较大,随反应时间延长逐渐减小,SO₄^-·作用在反应初期较小,随着反应进行作用逐渐增大.