硝酸纤维素膜光降解水中对硝基苯酚的机制

为研究硝酸纤维素膜(NCM)作为新型污染物降解材料在水处理领域的应用潜力,本文以对硝基苯酚为目标污染物,NCM为活性氧物种来源,考察了溶液pH、光照条件、水体成分等因素对光解的影响及其作用机制。结果表明,NCM光致·OH量子产率为1.30×10-4,是传统光催化材料TiO2的1.86倍。纯水中对硝基苯酚的直接光解速率仅为9.52×10-4min-1,而在NCM存在情况下光解速率达到0.0055min-1。这种促进作用主要是由NCM表面光致·OH引起的,其中UVA对光解起重要作用。水体酸性条件有利于NCM光解对硝基苯酚,在pH=2.0时,降解率达到90%以上,相应的光解速率为0.0165min-1。对硝基苯酚的光解速率随光照强度、膜面积的增大而提高。水体成分对光解影响呈显著差异,NO3-可通过光致·OH的生成促进光解;而可溶性有机质主要通过滤光作用抑制对硝基苯酚的光解。气相色谱-质谱分析中间产物主要有苯酚、对苯二酚、丙二酸和草酸等,由此给出了可能的光解途径。     

硝酸纤维素膜光降解水中对硝基苯酚的机制

为研究硝酸纤维素膜(NCM)作为新型污染物降解材料在水处理领域的应用潜力,本文以对硝基苯酚为目标污染物,NCM为活性氧物种来源,考察了溶液p H、光照条件、水体成分等因素对光解的影响及其作用机制.结果表明,NCM光致·OH量子产率为1. 30×10~(-4),是传统光催化材料TiO_2的1. 86倍.纯水中对硝基苯酚的直接光解速率仅为9. 52×10-4min-1,而在NCM存在情况下光解速率达到0. 005 5 min-1.这种促进作用主要是由NCM表面光致·OH引起的,其中UVA对光解起重要作用.水体酸性条件有利于NCM光解对硝基苯酚,在p H=2. 0时,降解率达到90%以上,相应的光解速率为0. 016 5min-1.对硝基苯酚的光解速率随光照强度、膜面积的增大而提高.水体成分对光解影响呈显著差异,NO-3可通过光致·OH的生成促进光解;而可溶性有机质主要通过滤光作用抑制对硝基苯酚的光解.气相色谱-质谱分析中间产物主要有苯酚、对苯二酚、丙二酸和草酸等,由此给出了可能的光解途径.     

模拟日光照射下土霉素的复合光化学转化动力学及环境归趋

环境水体中存在众多可解离的有机污染物,而不同的解离形态表现出相异的环境行为,如光化学反应活性和归趋.本文以土霉素(OTC)为例,研究了水中可解离化合物的表观光降解、光氧化等复合光化学转化动力学,并揭示了其相应的环境光化学归趋和贡献.模拟日光(λ290nm)照射下,OTC的光降解遵循准一级反应动力学,光解速率常数(k)对pH表现出明显的依赖性.这是由于随pH值升高,解离形态(i)从OTCH_2~0、OTCH~-到OTC~(2-)渐变,相应的k_i和量子产率(Φ_i)显著增大.竞争动力学实验进一步表明,·OH和~1O_2均可以氧化降解OTC,且降解速率随着pH的增大而加快.这与3种解离形态不同的去质子化程度和氧化反应活性有关.去质子化增加化合物的电子密度,利于活性氧物种的亲电攻击,从而促进光氧化反应.基于以上OTC解离形态的不同光化学转化活性,评估了环境表层水体(pH=6~9)中的复合光化学转化半减期(t_(1/2,E)).t_(1/2,E)值依赖于基质pH和季节,北纬45°晴天正午,t_(1/2,E)在0.131 h(仲夏,pH=9)到3.63 h(仲冬,pH=6)之间.多数情况下,OTC的表观光解是其最主要的光化学转化途径,~1O_2氧化次之,而·OH氧化的贡献非常小.以上结果证明了OTC不同解离形态具有不同的光化学转化动力学.因此,为了准确评价水环境中抗生素等可解离有机污染物的光化学归趋和风险,有必要综合考虑所有解离形态的复合光化学行为.     

溶解性有机质对罗红霉素光降解的影响研究

近年来,罗红霉素(ROX)因其用量大、检出频率高和生态风险大引起了广泛关注.本文主要研究了环境pH条件下不同的溶解性有机质(DOM),包括富里酸(PLFA)、腐殖酸(SRHA)和天然有机质(SRNOM)对罗红霉素光降解的影响及主要活性物种对其光降解的贡献.结果表明:纯水中罗红霉素可发生自敏化光降解,在pH 6～8条件下,罗红霉素光降解的一级反应速率常数为0.0033～0.0049 h~(-1).DOM促进了罗红霉素光降解,其促进效果从大到小为PLFASRNOMSRHA.DOM共存时罗红霉素光降解的反应速率常数随pH增加而增加,在pH 6时为0.0145～0.0266 h~(-1),在pH 8时为0.0273～0.0577 h~(-1).通过异丙醇淬灭实验发现,羟基自由基(·OH)对罗红霉素光降解起主要贡献,其贡献率在pH 6时为83.45%～98.70%,在pH 8时降低至76.76%～78.02%;3种DOM体系中产生的单态氧(~1O_2)的稳态浓度在(5.15～7.86)×10~(-14) mol·L~(-1)范围内;在pH 6、7和8的条件下,~1O_2与罗红霉素的二级反应速率常数分别为2.27×10~5、1.96×10~6和1.51×10~7 L·mol~(-1)·s~(-1).~1O_2对罗红霉素的光降解的贡献随pH升高而升高,在pH 6时为0.21%～0.43%,在pH 8时为4.85%～11.33%.     

水中普萘洛尔的紫外光降解机制及其产物毒性

以高压汞灯为光源,研究了紫外光照条件下水中普萘洛尔(PRO)的光解行为、机制及安全性.PRO光解机制通过活性氧物种(ROS)猝灭实验来确定,光解产物安全性通过发光菌毒性实验来评价.结果表明,PRO的光解速率常数(k)随初始浓度的增加而下降,两者呈显著负相关关系(r2>0.95).随着溶液初始pH的升高,PRO的光解加快,pH 5~9的PRO溶液的k值为0.0953~0.267 min-1.ROS猝灭实验表明,PRO的紫外光解过程包括了激发三重态PRO(3PRO*)参与的直接光解,以及羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)参与的自敏化光解,直接光解速率常数大于自敏化光解速率常数.采用FFA探针方法测定了不同实验条件下1O2的浓度,其总体变化规律与猝灭实验所得结论一致.发光菌毒性实验表明,PRO光解生成了比母体化合物毒性更强的中间产物.     

无机阴离子对CuO-H_2O_2氧化苯酚废水的影响

以苯酚为模型底物,研究了中性低温常压条件下无机阴离子对CuO-H2O2氧化苯酚废水的影响及机制.结果表明,CuO-H2O2能高效彻底氧化苯酚,10 min氧化率达94.7%,氧化遵循羟基自由基机制.无机阴离子对氧化效果有不同影响,浓度越高影响越显著.HCO-3加速H2O2的无效分解,当浓度从0增加到20 mmol·L-1 时,H2O2分解速率常数由0.3738 min-1提高到0.5347 min-1,TOC去除速率常数由0.267 min-1下降到0.0194 min-1.HPO2-4通过抑制H2O2分解实现对苯酚的氧化抑制,H2O2分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.3738 min-1、0.267 min-1降低到0.0338 min-1、 0.0338 min-1.Cl-能够促进H2O2有效分解,对苯酚氧化有利,H2O2分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.3738 min-1、0.267 min-1提高到0.6040 min-1、0.3879 min-1.NO-3、SO2-4对H2O2的分解及苯酚的氧化影响不大.     

准分子灯光照降解水相中烷基酚的动力学

准分子灯辐射的206 nm紫外光可以直接光解4-壬基酚(4-NP)和4-辛基酚(4-OP),但不能使之完全氧化为CO2.相同光照条件下,4-OP的去除率高于4-NP.采用拟一级动力学模型和修正的动力学模型对光解过程进行拟合,得到两种烷基酚206 nm直接光解的速率常数.结果表明,烷基酚初始浓度越低,光解速率常数越高.两种动力学模型对低浓度烷基酚直接光解都具有一定的适用性,但修正的模型不适合高浓度4-OP直接光解.UV/H2O2体系中,烷基酚的降解速率明显提高,但只有当H2O2加入量很高时,TOC去除才比较明显.最后,推导出4-OP直接光解的速率常数kd为0.0328 min-1,4-OP与H2O2反应的速率常数kpH为17.4520 L·(mol·min)-1.     

土壤胡敏酸的解离及其与Cu2+的络合特征

通过电位滴定法及恒定容量模式（CCM）研究了2种土壤胡敏酸的解离特性及其与Cu^2 的络合特征，结果证明在pH3－7范围内胡敏酸表现为2种一元酸组成的混合酸，实验数据适用于静电模式。胡敏酸的解离常数和Cu^2 的络合常数应用计算机程序FITEQL32表明，优化的解离常数pKHL1在3．50－4．89之间，pKHL2在6．17－8．38之间，2种形态一元胡敏酸解离常数之比小于10^5，与滴定曲线只有一个突跃区相一致。2种土壤胡敏酸与Cu^2 络合常数logK^intACu大小分别为Lou土HA1．346，黑垆土HA2．241，非静电模式的优化结果较好。     

含碳酸盐水溶液中扑热息痛的光解研究

采用动力学方法研究了环境浓度范围内的扑热息痛在含碳酸盐溶液中的光解,比较了碳酸盐自由基和羟基自由基对扑热息痛的光解效果,探讨了pH值、硝酸根离子、腐殖质、氯化钠、钙镁离子等因素对扑热息痛光解的影响.利用GC/MS技术鉴定了扑热息痛的光解产物,并探讨了扑热息痛在碳酸根体系中可能的光解途径.结果表明,扑热息痛与碳酸盐自由基反应的二级反应速率常数为 k.=5.0×107L·(mol·s)-1,低于与羟基自由基反应的二级反应速率常数kb=8.1×109L·(tool·s)-1,但是由于天然水体中碳酸盐自由基的稳态浓度较高,所以碳酸盐自由基对扑热息痛光解的影响和羟基自由基大致相当.提高体系pH值,加入硝酸根离子、氯化钠或者钙镁离子都会加快扑热息痛的光解速率;而加入Suwannee河富里酸则会降低光解速率.     

UV降解水溶液中吲哚美辛的动力学研究

以中压汞灯为光源,研究水环境中吲哚美辛(IDM)的紫外光降解机制.实验结果表明,IDM的光解反应符合准一级动力学规律,其降解速率常数随自身浓度的增大而减小,当IDM浓度由1 mg·L~(-1)增至12 mg·L~(-1)时,其速率常数由0.0148 min~(-1)减至0.00412 min~(-1).通过模型研究IDM的紫外光解机制时发现,其降解包括直接光解和自敏化光解,直接光解常数为0.0151 min~(-1).研究环境因子对IDM光解的影响时发现,碱性环境有利于IDM的降解,而溶解氧抑制IDM的光解,腐殖酸通过光掩蔽和自由基猝灭两个作用抑制IDM的光解,硝酸根通过接受光量子产生·OH促进IDM的降解,并通过竞争反应实验测得·OH稳态浓度为2.10×10~(-1)4mol·L~(-1),IDM与·OH的二级反应速率常数为9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1).     

光激发下硝酸纤维素膜降解对乙酰氨基酚的光解影响

硝酸纤维素膜(NCM)作为一种新型环保材料,在光激发下可产生强氧化性的羟基自由基,促进污染物降解. 为研究NCM对对乙酰氨基酚(APAP)的光解效果及影响因素,采用模拟太阳光源,考察了3种反应体系、光谱区间、APAP浓度、光照强度、温度、溶液pH以及水体成分等因素对光解效果的影响. 结果表明:APAP在纯水中几乎不发生光解,而在NCM体系中其光解速率常数为2.85×10?3 min?1;模拟太阳光源的UVA、UVB和可见光(Vis)波段均能促进APAP的光解,其中UVA波段对APAP光解的贡献最大. APAP的光解速率与其浓度呈负相关,低浓度APAP的光解效果更好. 在一定范围内,APAP光解速率与光照强度呈正相关,且随反应温度的增加而增大. 弱碱性环境更有利于APAP的光解,当pH=8.0时,APAP降解率为73.72%,降解效果最佳. 水体中NO₃?、Cl?、SO₄2?、CO₃2?、Mg2+、Ca2+和可溶性有机质(DOM)浓度的增加可以促进NCM对APAP的光解. 研究显示,光激发下利用NCM降解APAP反应迅速且效果显著,可为APAP的去除提供一种新方法.      

麦穗鱼物种敏感性评价

分别进行了Cd、Cu对麦穗鱼和Cu对大型溞的急性毒性试验,结合麦穗鱼、大型溞的室内毒性试验数据和文献毒性数据,使用物种敏感性分布法对麦穗鱼的6种典型污染物的敏感性进行了对比分析.结果表明:①麦穗鱼对各类污染物的敏感性较高,尤其对有机污染物反应灵敏,其中对农药类相对最为敏感,表明麦穗鱼可以作为潜在的有机污染监测的指示生物和水质基准的代表性受试生物.②在鱼类敏感性排序中,鲤科鱼类对各类污染物的敏感性较强,而我国的鱼类以鲤科为主,因此在水质基准制定和环境监测中应充分考虑鲤科鱼类的作用及其毒性数据;③麦穗鱼在鱼类敏感性排序中位置稳定,并且具有体型小、易获得等特性,表明麦穗鱼是环境监测中较为理想的指示生物,同时也是潜在的水质基准受试生物.     

Photolysis kinetics and influencing factors of bisphenol S in aqueous solutions

The photodegradation of bisphenol S (BPS) in aqueous solutions was studied under different conditions. Photolysis and kinetics were investigated, as were the photolysis mechanism and the influences of initial pH value, light source, and environmental substances in water. The results showed that the photolysis of BPS occurred under UV light, and the rate increased with light source intensity. The photolysis of 5.0-50.0 mg/L BPS in water followed first-order kinetics: the rate was γ= 0.0161C_BPS under a 40-W UV-lamp, and the degradation half-life was 43.1 min. Due to its absorption of light, direct photolysis of BPS was a predominant pathway for BPS but was not obviously affected by reactive oxygen species. The results confirmed that the photolysis rates of BPS in alkaline water solution were faster than those in acidic and neutral water solution because of the ionization of BPS. The photodegradation rate of BPS increased in the presence of chloride and ferric ions, while the rate was inhibited by nitrate and phosphate in aqueous solution.     

紫外辐射下的生物降解及微生物群落的变化

分别采用一体式循环床紫外光/生物膜反应器（PCBBR）和气升式内循环的紫外光/生物膜反应器（ILPBR）,用于苯酚、2,4,6-三氯酚（TCP）和抗生素药物磺胺甲恶唑（SMX）的降解.结果表明,苯酚、TCP和SMX在紫外光解与生物降解的共同作用下,其去除速率分别达到0.65、0.11和0.17 mg.（L.min）–1...     

Photodegradation of bisphenol A in Fe(Ⅲ)-oxalate complexes solution

The aqueous photodegradation of bisphenol A (BPA) in the presence of Fe(Ⅲ)-oxalate complexes (Fe(Ⅲ)-Ox), which are common compositions of natural water, was investigated in this study. BPA underwent rapid indirect photolysis in Fe(Ⅲ)-Ox solution under simulated solar irradiation, proceeding pseudo-first-order kinetics. The photolysis rate increased with decreasing pH or initial processes of Fe(Ⅲ)-Ox complexes and contributed to the photooxidation of BPA, were determined by molecular probe and electron spin resonance (ESR) methods with the steady-state concentration of 2.56 × 10-14 mol/L. Superoxide anion radical (O2.-) was consistructural analysis of the intermediate photoproducts of BPA in Fe(Ⅲ)-Ox complexes solution, the possible degradation pathways of of Fe(Ⅲ) may affect the environmental fate of BPA in natural water significantly.     

天然水体腐殖质对双酚A光降解影响的研究

以中压汞灯模拟太阳光光源,研究了双酚A(BPA)在水体腐殖质中的光降解过程,探讨了不同来源的腐殖质、腐殖质浓度、BPA初始浓度、溶解氧等因素对BPA光解速率的影响,实验结果表明,BPA在纯水体系中直接光解很慢,但在腐殖质溶液中光解迅速,符合拟一级动力学反应,改变BPA初始浓度对BPA光解速率的影响不明显,增大溶解氧浓度会抑制BPA光解,通过活性氧分子探针鉴定了腐殖质吸收光辐射产生的羟基与单线态氧,利用GC-MS鉴定了双酚A在Nordic湖富里酸(NOFA)中的光敏化降解产物,推测出BPA敏化降解的可能历程为能量转移导致的直接光解、羟基加成和羟基氧化。     

Determination of photochemically-generated reactive oxygen species (ROS) in natural water

Reactive oxygen species (ROS) can be produced by interactions between sunlight and light-absorbing substances in natural water environment. ROS may participate in the indirect photolysis of trace organic pollutants, therefore resulting in the changing of their environmental fates and ecological risks in natural water system. Bisphenol A (BPA), an endocrine-disrupting chemical, exits widely in natural water. The photodegradation of BPA promoted by ROS (·OH, 1O2, HO2·/O2·-) which were produced on the excitation of ubiquitous constituents (such as nitrate ion, humic substances and Fe(III)-oxalate complexes) in natural water under simulated solar radiation was investigated. Both molecular probe method and electron spin resonance (ESR) test were used for the determine the characterization of generated ROS. It was found that ·OH was photochemically produced with the presence of nitrate ion, humic substances and Fe(III)-oxalate complexes and 1O2 was produced with the presence of humic substances. The steady-state concentrations of ·OH was 1.27×10-14 mol/L in nitrate ion, and the second-order rate constant of BPA with ·OH was 1.01×1010L/( mol·s).     

异丙草胺在水溶液中的光解动力学

常温条件下,用400W高压汞灯和太阳光分别照射处理异丙草胺水溶液,考察光照和初始浓度对异丙草胺在水溶液中光降解的影响研究表明,太阳光照射下,异丙草胺的光解反应符合一级动力学规律,降解速率相对很小,在石英试管中1h的光解率只有5.5%;汞灯照射条件下异丙草胺的光解过程可用双室降解模式来描述,1h时的光解率可达80.9%;异丙草胺的初始浓度越大,其光解率越小,降解产物的生成影响异丙草胺本身的光解进程.运用GC-MS技术鉴定出异丙草胺的主要光解产物有6种,光解过程中苯环保持完好,并推测了异丙草胺的光解反应机理.     

Photodegradation of alpha-naphthaleneacetic acid in aqueous solution.

Kinetic processes of alpha-naphthaleneacetic acid (NAA) photolysis were studied under different conditions. The results showed that the ultraviolet light was more effective than fluorescent light in promoting degradation, and the degradation of NAA under ultraviolet light followed the first order kinetics with the photolysis rate constant of 1.15 x 10(-2) min-1 and half-life time (t1/2) of 60 min. Further, it was proved that the photolysis rate was higher in the presence of oxygen, titanium dioxide (TiO2), and low pH (acidic solution). At last, two photolysis intermediates were identified by GC-MS and possible photolysis pathways were proposed.     

Photodegradation of α-naphthaleneacetic acid in aqueous solution

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎα ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅａｃｅｔｉｃａｃｉｄ (ＮＡＡ)ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈｒｅｇｕｌａｔｏｒｕｓｅｄｎｏｔｏｎｌｙｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｐｒｅｈａｒｖｅｓｔｄｒｏｐｏｆａｐｐｌｅｓｂｕｔａｌｓｏａｓａｆｒｕｉｔｔｈｉｎｎｉｎｇａｇｅｎｔ (Ｗｏｒｔｈｉｎｇ ,1991) .ＭｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｂｏｕｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＮＡＡｏｎｐｌａｎｔｔｉｓｓｕｅｓ(Ｓｐｅｅｒ,1993;Ｈｉｄｅｙｏｓｈｉ,1993;Ｐｒａｓｄ ,1994 ) ,ｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈａ…