电晕放电等离子体技术处理水中四环素的研究

采用电晕放电等离子体技术降解水中的四环素,研究了在反应体系中,初始浓度、输入功率、电极间距、空气流量及初始pH对四环素去除效率的影响.同时,还对四环素在降解过程中不同时段的COD、TOC和B/C变化进行了研究,并对其降解产物进行了分析和讨论.实验结果表明:电晕放电等离子体对水中四环素具有较好的去除效果,在四环素初始浓度为200 mg·L-1、pH=2.47、初始电导率为1.50 mS·m-1、空气流量为0.06 m3·h-1、电极间距为4 mm、输入功率为45.0 W的条件下,反应20 min后,四环素的去除率可达到99.1%,COD去除率可达31.2%,TOC去除率可达80%左右,其B/C比提高为0.30,有效地改善了废水的可生化性.     

介质阻挡放电等离子体对亚甲基蓝的降解

研究了介质阻挡放电等离子体降解亚甲基蓝溶液过程。考察了放电电压、亚甲基蓝溶液初始浓度、初始pH值对降解率的影响和降解过程中亚甲基蓝溶液pH值的变化。结果表明:100mg/L的亚甲基蓝溶液在放电频率为10.5kHz,电压为22kV,pH值为5.68的实验条件下,降解40min后,亚甲基蓝降解率为99.8%。对降解产物进行气质联用分析,亚甲基蓝降解产物中存在甲苯、乙烷基环戊烷、苯并噻唑等物质。     

介质阻挡放电处理水中3,4-二氯苯胺机理研究

采用介质阻挡放电产生低温等离子体来处理水中3,4-二氯苯胺(3,4-DCA),考察了放电功率、空气流量、金属离子(Fe2+、Cu2+)浓度、光催化剂二氧化钛对3,4-DCA去除率的影响,并分析了降解产物及可能的降解机理.实验结果表明,介质阻挡放电方法对3,4-DCA有良好的去除效果,在3,4-DCA初始浓度为30mg·L-1,放电功率为80W,空气流量为1L·min-1时,放电处理6min后3,4-DCA的去除率可达92.5%.增加空气流量能显著地提高3,4-DCA的去除率,添加亚铁离子(Fe2+)浓度和光催化剂TiO2均能提高3,4-DCA的去除率,且存在最佳添加量值.介质阻挡放电方法对3,4-DCA的降解去除反应符合一级反应动力学.通过气质联用仪(GC-MS)分析检测发现,反应主要为脱氯、脱氨基和苯环开环反应,二氯乙烯为其主要的降解产物.     

电晕放电等离子体同时去除水中Cr(Ⅵ)和苯酚的实验研究

采用电晕放电等离子体同时去除水中Cr（Ⅵ）和苯酚,考察了输出功率、空气流速、初始pH值、初始浓度以及Cr（Ⅵ）和苯酚的比例关系对Cr（Ⅵ）和苯酚去除效率的影响.实验结果表明,电晕放电等离子体对水中Cr（Ⅵ）和苯酚有好的去除效率.在初始浓度均为30mg·L-1、pH=2.1、空气流量0.05m3·h-1、初始电导率2.26mS·m-1、电极间距6mm、输出功率为60W的条件下,反应时间40min,Cr（Ⅵ）的去除率可达98.8%,苯酚去除率99.9%.实验结果证明,苯酚的存在可以提高Cr（Ⅵ）的去除效率,过量的苯酚对Cr（Ⅵ）的去除没有促进作用,Cr（Ⅵ）的存在对苯酚的去除没有影响.     

气液两相滑动弧等离子体处理甲基紫

采用气液两相滑动弧等离子体降解甲基紫溶液,研究了溶液初始pH值、载气类型、溶液初始浓度对甲基紫降解的影响,并探讨了甲基紫的降解机理.结果表明,300mg/L的甲基紫溶液,经4次循环降解后(20min),降解率达99%,COD的去除率达83%.初始溶液的pH值对甲基紫的降解几乎没有影响.分别以空气、氧气为载气,其降解率差别不大.甲基紫降解率随溶液初始浓度增大而降低,但绝对降解量随溶液初始浓度增大而增大.从能效比考虑,滑动弧等离子体适合降解高浓度的有机废水.对降解前后的紫外-可见光谱、红外光谱及GC-MS结果分析表明,甲基紫的共轭结构被破坏,但溶液中仍有少量含苯环的化合物以及酸等小分子化合物存在.      

介质阻挡放电等离子体去除水中敌草隆的降解机理

研究了线筒式介质阻挡放电等离子体对水中敌草隆的降解效果,考察了不同因素对敌草隆去除效果的影响及其对敌草隆的降解机理. 结果表明:输入功率、空气流量均对敌草隆的降解产生较大影响. 输入功率为50 W、空气流量为140 L/h时,放电反应6 min敌草隆的去除率达到95.7%. 随着放电时间的增加,水溶液中测出的ρ(O₃)、ρ(H₂O₂)均明显升高,6 min后其产量分别为11.9和1.2 mg/L;放电6 min后pH从最初的6.3降至3.4,ρ(TOC)也从最初的14.2 mg/L降至11.9 mg/L. 采用离子色谱仪分析敌草隆降解过程中产生的离子发现,反应过程中ρ(Cl-)和ρ(NO₃-)呈线性增长. 采用发光细菌抑制率反映溶液毒性,放电6 min后,敌草隆溶液对发光细菌的抑制率高达90.5%,溶液毒性增大. 通过液相色谱-飞行时间质谱对敌草隆降解产物进行分析,敌草隆降解过程中中间产物的形成存在烷基氧化、脱氯羟化、脱氯羟化-烷基氧化3种途径.      

过氧化钙去除水中糖皮质激素的响应面分析

结合响应面方法Box-Behnken实验设计,对过氧化钙降解代表性糖皮质激素曲安奈德过程中的影响因素（过氧化钙投加量、溶液初始pH值、反应时间、糖皮质激素初始浓度）进行了探讨与分析,并对反应条件进行了优化.得出最优反应条件为：过氧化钙投加量4g/L;溶液初始pH值5.7,反应时间15.7min,初始TA浓度为0.06mmol/L.最优条件下模型预测的目标物降解率（88.6%）和实验得出的降解率（82.8%）数值接近,说明此响应面模型能够较准确预测过氧化钙对糖皮质激素的去除效果,并用电子顺磁共振仪对过氧化钙降解有机物过程中的作用自由基进行了检测.研究结果对过氧化钙技术去除有机污染物的发展有一定的参考价值.     

高压电晕放电对五氯酚的降解研究

研究了放电电压、溶液pH等因素对高压电晕放电降解PCP效果的影响,并对高压电晕放电处理PCP的动力学进行了初步探讨,同时对高压电晕放电降解PCP的COD和TOC的变化进行了分析。结果表明:放电电压和溶液pH值对PCP降解性能影响很大,放电电压和溶液pH值越高,PCP的降解速度越快。当溶液pH值为11.2、PCP初始质量浓度40 mg/L、电晕放电电压为25 kV时,经30 min电晕放电,PCP的降解率达90%以上,电晕放电降解PCP的反应符合一级反应动力学。在氧化过程中PCP可能转化为苯醌等中间产物,TOC几乎无变化,PCP分解成的小分子有机物使COD升高,可生化性提高。     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

低温等离子体与絮凝剂处理印染废水的协同效应

采用低温等离子体和絮凝剂协同处理印染废水.结果表明,染料废水脱色率和COD去除率随输入电压增大和放电时间延长而增加;电极间距、废水初始浓度、通入空气流量等因素对印染废水处理效果也有很大影响;气相中放电效果优于液相中放电,阳极电极在液面以上8mm左右时放电效果最好,在其他条件不变情况下随废水初始浓度和通入空气流量增大废水脱色和COD脱除率先增大再减小,有一最佳峰值.印染废水先经过等离子体处理后再加入絮凝剂处理效果优于先加絮凝剂后放电、仅有等离子体放电的过程.在本实验中初始浓度200mg/L(CODCr初始值572)印染废水在外加电压40kV、放电时间20min、电极间距8mm、通入空气流量16L/h条件下,与絮凝剂PAC相互协同作用可达到96%脱色率、63%COD去除率.     

填充床放电等离子体反应器对铜绿微囊藻的生长抑制

研究了放电等离子体反应器中气量和填加固体玻璃球介质对铜绿微囊藻生长抑制和过氧化氢产量、能量与pH对藻生长抑制,以及填充床反应器对藻叶绿素a和细胞数的影响.结果表明,气量的增加和玻璃球介质的填加虽然提高了放电等离子体反应器处理当天对藻生长抑制的效果,但作用不明显;而随着处理后放置培养时间的增加,藻的光密度先略微增加后显著下降,在气量为0.75 m3/h的填充床放电等离子体反应器中,处理40 min后的样品在放置培养到第5 d时,藻的光密度去除率达到了87.3%;过氧化氢产量也随气量的增加和玻璃球介质的填加而得到提高,尤其是固体玻璃球介质的填加使得放电40 min时(气量为0.75 m3/h),过氧化氢的浓度即从无添加玻璃球介质时的4.6μmol/L提高到了38.3μmol/L,进而提高系统在处理后放置培养过程中过氧化氢对藻的破坏作用;向填充床放电等离子体反应器注入的能量越大,藻生长抑制的效果越明显;弱碱性处理条件对藻生长抑制的作用比弱酸性明显,且酸性溶液在处理当天pH升高,碱性溶液降低,但在放置培养期间均趋于中性;该填充床反应器对藻叶绿素a浓度和细胞数的去除效果显著,在处理40 min后放置培养的第5 d,叶绿素a浓度和细胞数去除率全部达到100%.     

针-板式介质阻挡放电降解土壤中对硝基苯酚研究

采用针-板式介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体降解土壤中对硝基苯酚(PNP),考察了放电电压、载气气量、土壤含水率以及土壤pH值对土壤中PNP降解效果的影响。结果表明:针-板式DBD对土壤中PNP有良好的降解效果。在PNP初始浓度400mg/kg,放电电压18 kV条件下,放电处理60 min,PNP降解率达到87.3%。增加放电电压和含水率均能提高降解率。不通入载气,也有较好的降解效果。碱性条件有利于PNP降解。     

臭氧与过氧化钙协同降解甲基红废水

对单独臭氧（O₃）、臭氧与过氧化钙（O₃/CaO₂）联用技术降解甲基红染料废水进行了研究,考察了O₃流量、温度、废水初始pH值、CaO₂投加量、处理时间以及不同水基质等因素对甲基红降解效果的影响.结果表明,在O₃流量为48L/h,温度为26℃,初始pH值为6.2的纯水中降解10min,单独O₃处理对甲基红的降解率为86.1%.在此条件下投加CaO₂,投加量为6.9mmol/L时,O₃/CaO₂联用技术对甲基红废水的脱色率可达到94%.水基质中草酸的存在并不会对O₃/CaO₂联用体系的降解作用造成抑制.O₃/CaO₂联用体系在多种复杂水基质中都能达到较好的脱色效果.通过对比试验发现,O₃/CaO₂联用对甲基红的降解起协同作用,CaO₂不仅可以产生H₂O₂促进染料被O₃降解,而且CaO₂的吸附作用也有利于染料和污染物质的氧化去除.该联用工艺可高效地去除印染废水的色度,达到出水水质处理标准.     

外置式联合等离子体光解技术去除苯乙烯气体

开发了用一个高压电源同时产生等离子体和KrI* 准分子紫外辐射的外置式联合等离子体光解(Outer Combined Plasma Photolysis, OCPP)技术,并用于降解模拟流动态苯乙烯气体. 结果表明:在Kr和I₂充入量分别为26.60 kPa和6 mg, 气体流速为3.26 m3/h, 初始ρ(苯乙烯)为1 265 mg/m3,外施电压为9.0 kV的条件下,苯乙烯的去除率达84.4%;与介质阻挡放电技术相比,苯乙烯的去除率提高了20.6%,能率提高了5.7 g/(kW·h). 同时,研究了OCPP技术降解苯乙烯的影响因素,包括Kr和I₂的充入量、石英材质、气体流速、初始ρ(苯乙烯)及反应器结构. 采用红外光谱仪和气质联用仪分析了结焦产物,探讨了OCPP技术降解苯乙烯的机理.      

水射流空化强化光催化处理活性艳红模拟废水

采用水射流空化强化TiO2光催化处理活性艳红X-3B模拟废水3.3 L,进行了自来水与蒸馏水的效果比较并初步研究了反应温度、催化剂投加量、溶液pH、染料初始质量浓度以及空化管喉管直径对染料去除率的影响。针对模拟废水,实验结果表明:该工艺克服了传统光催化技术中催化剂容易团聚的不足,使反应能够持续进行。溶剂全部为蒸馏水的脱色率和表观反应动力学常数分别是溶剂全部为自来水的2.1倍和4.2倍。在最优条件下:染料初始质量浓度30 mg/L,pH 3.0,温度60℃,TiO2投加量150 mg/L,反应进行90 min后染料脱色率可以达到96%。而在结合实际情况优化后的推荐值下,pH 6.0,温度40℃,空化管喉管直径选用1.5mm,其它条件不变,染料脱色率及COD去除率分别为69%和54%,该结果更能指导实践。     

Treatment of phenol wastewater by microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 catalytic oxidation process

The catalyst of CuOx/Al2O3 was prepared by the dipping-sedimentation method using γ-Al2O3 as a carrier. CuO and Cu2O were loaded on the surface of γ-Al2O3, characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In the presence of CuOx/Al2O3, the microwave-induced chlorine dioxide (ClO2) catalytic oxidation process was conducted for the treatment of synthetic wastewater containing 100 mg/L phenol. The relationships between removal percentage and initial ClO2 concentration, catalyst dosage, microwave power, contact time, initial phenol concentration and pH were investigated and the results showed that microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 process could effectively degrade contaminants in a short reaction time with a low oxidant dosage, extensive pH range. Under a given condition (ClO2 concentration 80 mg/L, microwave power 50 W, contact time 5 min, catalyst dosage 50 g/L, pH 9), phenol removal percentage approached 92.24%, corresponding to 79.13% of CODCr removal. The removal of phenol by microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 catalytic oxidation process was a complicated non-homogeneous solid/water reaction, which fitted pseudo-first-order by kinetics. Compared with traditional ClO2 oxidation, ClO2 catalytic oxidation and microwave-induced ClO2 oxidation, microwave-induced ClO2 catalytic oxidation system could significantly enhance the degradation efficiency. It provides an effective technology for the removal of phenol wastewater.     

氯咪巴唑在臭氧降解过程中的影响因素及其降解产物

唑类抗真菌剂广泛应用于药物和个人护理品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)中,常规污水处理工艺难以将其有效去除. 大量唑类抗真菌剂排入受纳环境后会对生态系统造成一系列负面影响. 为了解唑类抗真菌剂的臭氧氧化降解过程和机理,以氯咪巴唑(climbazole,CZ)为例,通过设置不同条件的对比试验,系统研究CZ在臭氧氧化过程中的影响因素及其去除规律,同时采用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用仪UPLC-Q/TOF对其降解产物进行鉴定. 影响因素试验结果表明:①CZ起始浓度由1.0 mg/L增至4.0 mg/L时,臭氧氧化20 min下CZ的降解率从99.1%降至69.3%;②反应体系起始pH由5.0升至9.0时,CZ臭氧降解半衰期由1.38 min延长至7.18 min;③臭氧流速由0.1 L/min增至0.4 L/min时,臭氧氧化20 min时CZ的降解率从66.5%提至99.4%,但臭氧流速超过0.3 L/min以后,CZ降解率的增幅较小;④自然水体及其高浓度共存组分(碳酸氢根和腐殖酸)均会明显抑制CZ的臭氧氧化反应速率,CZ降解半衰期大多数超过6 min (空白对照组为1.99 min). 因此,在臭氧氧化降解新兴有机污染物或对臭氧氧化工艺进行优化时,应充分考虑起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况等对处理效果的影响. 产物鉴定结果表明:臭氧氧化反应可将CZ碎裂重组形成两个主要降解产物——TP269和TP297,二者的产率分别为11.45%和8.90%. 研究显示,起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况均会明显影响CZ的臭氧降解效果;两个CZ臭氧降解产物的产率虽不高,但其毒性有待进一步研究.