Photodegradation mechanism of two dyes: the influence of adsorption behavior on the novel TiO2 particles

The relationship between adsorption behavior and photocatalytic mechanism of the two dyes was investigated. Adsorption isotherms showed that the adsorption of cationic pink FG was Langmuir type behavior, while the reactive brilliant red k-2G was Freundlich type behavior. The increasing pH favored the adsorption of FG but have little effect on the photodegradation. The increasing pH favored the adsorption and the photodegradation of k-2G. The presence of scavenger of hvb^ and OH. radical potassium iodide inhibited the degradation of k-2G, free radicals scavenger tetranitromethane inhibited the photodegradation of FG. These results indicated that the photodegradation of FG mainly via free radicals in solution, and the photodegradation of k-2G was mainly on the catalysts surface or near the interface of solid and solution by react with hvb^ and surface-bound OH.. The different effect of SO4^2- , HCO3^- on the adsorption and photodegradation of two dyes confirmed these results.     

Photolysis of chlortetracycline in aqueous solution: Kinetics, toxicity and products

The aqueous photodegradation of the widely used antibiotic chlortetracycline (CTC) was investigated under simulated sunlight. The quantum yield of photodegradation increased from 3.3 × 10^-4 to 8.5 × 10^-3 within the pH range of 6.0 to 9.0. The presence of Ca²⁺, Fe³⁺, and NO₃^- enhanced the photodegradation of CTC, whereas Mg²⁺, Mn²⁺, and Zn²⁺ inhibited the degradation with the order Mn²⁺ > Zn²⁺ > Mg²⁺ at pH 7.3. The monovalent cations (Na⁺ and K⁺) had negligible effect on the photolysis of CTC. Fulvic acid (FA) decreased the photodegradation of CTC due to light screening effect. Hydrogen peroxide (H₂O₂) was formed concurrently with direct photodegradation of CTC. The generation rate of H₂O₂ increased from 0.027 to 0.086 μupmol/(L.min) when the pH ranged from 6.0 to 9.0. The CTC solution was about three-fold more toxic to the Photobacterium phosphoreum bacteria after irradiation, suggesting that the photoproducts and H₂O₂ formed in the CTC solution exhibited high risk on the bacteria. By LC-ESI(+)-MS, the photoproducts of CTC were identified. The direct photodegradation of CTC was involved in hydroxylation and N-demethyl/dedismethyl processes. The main photoproducts included the iso-CTC analog containing hydroxyl groups (m/z 511.4 and 495.4), and the N-demethyl/dedismethyl products of the photoproduct m/z 495.4 (m/z 481.3 and 467.4). In addition, the photochemical dechlorination of CTC led to tetracycline (m/z 445.5).     

水溶液中十二烷基苯磺酸钠的半导体光催化降解的研究

以ＴｉＯ２为催化剂,以３００Ｗ高压汞灯为光源,对水溶液中的十二烷基苯磺酸钠进行了半导体光催化降解,研究不同ｐＨ条件下金红石型和锐钛型ＴｉＯ２的光催化活性及Ｈ２Ｏ２,Ｃｕ＾２＋的加入对降解的影响,结果表明,锐钛型ＴｉＯ２具有较高的催化活性;Ｈ２Ｏ２在碱性条件下能抑制ＤＢＳ的光催化降解,在无ＴｉＯ２时,Ｈ２Ｏ２对ＤＢＳ有光催化氧化作用,在酸性条件下,Ｃｕ＾２＋对ＤＢＳ的ＴｉＯ２光催化降解有较强的助催化     

Effect of copper on the degradation of pesticides cypermethrin and cyhalothrin

The influence of coexisting copper (Cu) ion on the degradation of pesticides pyrethroid cypermethrin and cyhalothrin in soil and photodegradation in water system were studied.Serial concentrations of the pesticides with the addition of copper ion were spiked in the soil and incubated for a regular period of time,the analysis of the extracts from the soil was carried out using gas chromatography (GC).The photodegradation of pyrethroids in water system was conducted under UV irradiation.The effect of Cu~(2 ) on the pesticides degradation was measured with half life (t_(0.5)) of degradation.It was found that a negative correlation between the degradation of the pyrethroid pesticides in soil and Cu addition was observed.But Cu~(2 ) could accelerate photodegradation of the pyrethroids in water.The t_(0.5) for cyhalothrin extended from 6.7 to 6.8 d while for cypermethrin extended from 8.1 to 10.9 d with the presence of copper ion in soil.As for photodegradation,t_(0.5) for cyhalothrin reduced from 173.3 to 115.5 rain and for cypermethrin from 115.5 to 99.0 min.The results suggested that copper influenced the degradation of the pesticides in soil by affecting the activity of microorganisms.However, it had catalyst tendency for photodegradation in water system.The difference for the degradation efficiency of pyrethroid isomers in soil was also observed.Copper could obviously accelerate the degradation of some special isomers.     

Involvement of chloride anion in photocatalytic process

The effect of Cl^- on photocatalytic degradation（PCD） of pollutants is an important factor since it is ubiquitous in nature. In general, Cl^- showed an inhibition on photodegradation due to its scavenging HO- radicals. In this paper, experiments were carried out to examine the effects of CI on the PCD of Methylene Blue （MB） and Orange II （OII） in aqueous TiO2 suspensions under UV light illumination. It was found that low concentration of Cl^- （ 〈 0.01 mol/L） showed little influence on both dyes, however, high concentration of Cl^- （ 〉 0.10 mol/L） had a very different influence on the decolorization of dyes： a significant inhibition for MB but a great promotion for Oll. In the presence of 0.50 mol/L Cl^- , the rate decreased by 70% for MB while increased 7.5-fold for Oll. Furthermore, two bands in the ultraviolet region of Oll were rapidly broken down. The proposed mechanism was discussed in detail.     

水环境中碳纳米管对沙丁胺醇光降解的影响

选取沙丁胺醇(salbutamol,SAL)为目标污染物,研究了3种碳纳米管(CNTs,单壁碳纳米管SCNT、羟基衍生化多壁碳纳米管MWNT-OH和羧基衍生化多壁碳纳米管MWNT-COOH)对有机污染物在模拟太阳光照下降解的影响;并且研究了CNTs与天然水体中光活性物质三价铁离子(Fe3+)的相互作用.结果表明,3种CNTs能够通过竞争吸收光子,即光屏蔽作用抑制SAL光解;同时又能通过光致激发产生单线态氧(1O2)促进光解反应,两种作用机制同时存在,在绝大多数情况下,抑制作用占主导地位.此外,CNTs还能通过静电吸附作用使水体中的光活性物质Fe3+失活,从而影响有机污染物在天然水体中的光化学行为.     

水中无机氮形态变化对酮洛芬光降解的影响

研究了模拟太阳光照射下水环境中不同形态氮(NO₃^-、NO₂^-和NH₄⁺)对酮洛芬(KET)光解的影响.结果表明,KET在平均波长(200~450nm)下量子产率Φ_o为0.14. NO₃^-浓度从0.01mmol/L^-增至1.0mmol/L时, KET光解速率常数从0.0109降至0.0085; NO₂^-浓度从0.01mmol/L增至1.0mmol/L时, KET光解速率常数从0.0095降至0.0069, NH₄⁺对KET的光解基本无影响. NO₃^-的光掩蔽现象对KET光解的影响起主要作用; NO₂^-则通过光掩蔽现象和羟基自由基猝灭来抑制KET的光解.同时研究了当水环境中pE值发生变化而引起水中无机氮形态转化时,不同形态氮共存对KET光解的复合影响,随着pE值的增大,KET的光解速率先减小后增大;当NO₂^-和NH₄⁺共存时,两者对KET光解的影响存在拮抗作用,这一拮抗作用也存在于NO₂^-和NO₃^-之间.     

水体中锰离子对酚类有机物的光化学降解的影响

通过对不同锰离子浓度下三种酚在三种不同介质中的光降解情况的研究,来确定水体中的锰离子对酚类有机物的光化学降解的影响。实验结果表明,在不同条件下,不同浓度的锰离子对实验中所选的三种酚的影响有所不同。对邻硝基苯酚的光降解几乎不产生影响,对对甲基苯酚的光降解起到抑制作用,而对2,4-二硝基苯酚的光降解则起到促进作用。     

平菇漆酶对不同重金属胁迫的响应

平菇是一种重要的白腐真菌,可以合成包括漆酶在内的多种木质素纤维素降解酶. 以平菇(ACCC 52857)为材料,通过在培养基中分别添加不同浓度的重金属离子(Cu2+、Pb2+、Cd2+),考察菌体生长及培养基中漆酶活性的变化情况,并利用非变性聚丙烯酰胺电泳检测不同重金属离子对平菇漆酶同工酶(Lacc2和Lacc10)活性的影响. 结果表明:在培养基中添加Cu2+、Pb2+、Cd2+对平菇漆酶活性均有不同程度的增强作用. 培养至第9天时,对照组漆酶活性达到最大值,为(565.6±5.2)nkat/mL;而添加重金属离子的各组漆酶活性仍在上升,Cu2+、Pb2+、Cd2+分别以终浓度为3 000、2 000、150 μmol/L时对漆酶活性的增强作用最大,培养至第20天、第15天、第17天时,漆酶活性达到最大值,分别为(8 612.1±840.0)、(2 204.0±347.0)、(2 928.0±217.7)nkat/mL. 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示,3种重金属离子对液体培养条件下Lacc2和Lacc10这2种漆酶同工酶活性的影响不同. 培养基中较高c(Cu2+)可以显著增加Lacc10活性;随着c(Pb2+)的升高,Lacc2活性升高;随着c(Cd2+)不断增加,Lacc2活性略有降低,但Lacc10活性逐渐增加. 研究结果有助于进一步解释漆酶的生理功能和漆酶基因的表达调控机制.      

重金属离子与典型离子型有机污染物的络合效应研究

采用自动电位滴定法,研究了水环境中4种常见的重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+与环丙沙星、磺胺甲基嘧啶和全氟辛酸的络合效应.测定了3种有机物与4种金属离子的络合常数logK值,计算了各种络合物在不同pH值下的形态分布. 结果表明,Cu2+与环丙沙星能形成较为稳定的络合物Cu(cip±)2+、Cu(cip±)22+、Cu(cip-·cip±)+,其络合能力要远强于Pb2+、Zn2+、Cd2+,前者形成的络合常数要比后三者高出3个数量级.4种金属离子与磺胺甲基嘧啶均有一定的络合能力,但稳定常数差别不大.全氟辛酸分子中由于带有较多的电负性强的F,表现出强酸的性质,与4种金属离子未见明显的络合作用.     

小球藻对Cu2+的吸附性能及动力学研究

研究了小球藻对Cu^2 的吸附行为,探讨了小球藻在不同生长时期、吸附液的DH值、离子强度、光照等因素对吸附的影响及其吸附机理,同时对其吸附动力学进行了初步研究。结果表明,培养5d左右的小球藻对Cu^2 的吸附能力最强;吸附液的pH值在6～8之间时,小球藻对Cu^2 有较好的吸附作用;加强光照可以促进小球藻对Cu^2 的吸附;吸附液离。子强度的增强会降低小球藻对Cu^2 的吸附作用。研究还表明,在小球藻对Cu^2 吸附的起始阶段,吸附速率较快,随温度的升高吸附速率增大,且吸附反应为一级反应,并推算出吸附反应的活化能Ea=43．69kJ／mol。     

高分子壳聚糖对微量金属离子的螯合作用研究

研究了壳聚糖对溶液中Mn2 + 、Fe2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 4种常见微量金属离子的吸附作用 ,通过吸附率、溶液pH等参数 ,表征了壳聚糖的吸附能力及其对离子的选择性吸附 ,其选择性次序为 :Cu+ 2 >Zn2 + >Fe+ 2 >Mn+ 2 ,为壳聚糖处理污水中的微量金属离子作了探索。     

Cu2+胁迫对黑麦草(Lolium perenne L.)去除富营养化水体中氮、磷效果的影响

为探讨不同浓度Cu2 胁迫对黑麦草去除富营养化水体中N、P营养盐效果的影响,采用小试培养的方法,研究了Cu2 存在条件下黑麦草对水体中N、P去除的动力学过程及黑麦草植株对不同浓度Cu2 胁迫的生态响应.结果表明,0.1～2.0mg/LCu2 胁迫均降低了黑麦草对水中N、P营养盐的去除速率,其去除过程符合二阶动力学模型.黑麦草对水体中Cu2 亦有良好的去除作用,根部是积累重金属Cu的主要部位,其对Cu2 的吸收速率符合米氏动力学方程.较低浓度Cu2 (≤0.2mg/L)胁迫对黑麦草去除N、P的效果影响不大,并且能促进黑麦草生物量的增加,而较高浓度Cu2 (≥0.5mg/L)胁迫虽有促进根系数量增加的趋势,但明显抑制了黑麦草根伸长和叶片生长等作用,因而严重影响了黑麦草对水体中N、P的去除.     

哒嗪硫磷在液相中的光化学降解

以高压汞灯为光源,研究了哒嗪硫磷在液相中的光化学降解及影响因素.结果表明,哒嗪硫磷浓度为5mg·L-1时,在纯水中光解半衰期为9.82h,哒嗪硫磷在不同有机溶剂中的光解速率大小依次为正己烷>乙酸乙酯>甲醇>乙腈,在碱性溶液中比中性和酸性溶液中光解快.在2～20mg·L-1浓度范围内,哒嗪硫磷在水与甲醇中光解速率均随初始浓度的增加而降低.硝酸盐对哒嗪硫磷水中光解有一定的光敏化作用,而表面活性剂(SDS)则表现出显著的光猝灭作用,且猝灭作用与剂量比正相关.Fe3+和Fe2+对哒嗪硫磷水中光解有极强的光敏作用,并且光敏效应随着离子浓度的提高表现出先增加后减小的现象.光解产物的HPLC-MS检测表明,哒嗪硫磷在水中光解主要的途径是发生光氧化和光异构化作用.     

铜对两种农药在砂土上吸附的影响

为了考察了铜与有机农药在土壤中吸附行为的交互作用,以阿特拉津(Atrazine,AT)、氰戊菊酯(Fenvalerate,Fen)为研究对象,进行批量平衡吸附实验。实验结果表明,AT的吸附符合线性吸附等温线,氰戊菊酯在土壤上的吸附变异性较大,可能原因是菊酯农药存在一定程度的降解。铜离子的存在使AT的吸附常数Koc由262.3减小为55.22L/kg,AT在土壤上的吸附量减小。氰戊菊酯吸附常数Koc为282.9(L/kg),铜离子与氰戊菊酯共存时,氰戊菊酯吸附Koc值增加为440.1L/kg,实验Cu2+浓度范围内,吸附量明显增加。两种农药土壤吸附实验结果不同,这种差异性可能是由于两种农药具有不同的水溶性和辛醇-水分配系数(Kow)值,铜与AT可能形成可溶性络合物从而减小其吸附。铜与氰戊菊酯可能形成不溶性络合物而使溶剂萃取率降低。     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.      

水环境中不同形态氮对甲芬那酸光降解影响机制的研究

研究了紫外光照射下水环境中不同形态的无机氮(NO-3、NO-2和NH+4)对甲芬那酸(MEF)光解的影响.NO-3与NO-2均促进MEF的光解,NH+4对MEF的光解基本无影响;在NO-3、NO-2存在下添加适量异丙醇,显著抑制MEF的降解,实验表明NO-3、NO-2在光照下产生了·OH并参与对MEF的氧化降解.同时模拟研究了水体处于不同p E值下,水中存在的不同形态的无机氮对MEF光解的复合影响,其对MEF光解促进作用不是简单的叠加关系,增大p E值,MEF的光解速率先增大后减小.当NO-2和NH+4共存时,对MEF的光解主要表现为NO-2的影响;当NO-2和NO-3共存时,两者对MEF的光解存在拮抗作用.     

壬基酚聚氧乙烯醚在水溶液中的光降解行为研究

采用模拟日光灯和长波紫外灯（UVA-365nm）2种光源,对水溶液中壬基酚聚氧乙烯醚（NPEOs）的光降解动力学、降解过程中NPEO同系物成分的变化、以及氧化剂过氧化氢的加入对光降解的影响进行了研究,并采用LC-MS对光降解的产物进行了分析.研究表明,实验周期内NPEOs在模拟日光和长波紫外光下均发生不同程度的光降解,降解速率常数分别为6.20×10^-3　μmol/(L·h)和1.18×10^-2　μmol/(L·h).在模拟日光下,在NPEOs降解过程中观察到短链的NPEO_1,3分布比例的增加,而在长波紫外光下的降解过程中并没有发现NPEO成分分布的变化.过氧化氢的加入对NPEOs的光降解具有明显的促进作用,特别是在模拟日光下,0.01 mmol/L和1.00 mmol/L H₂O₂的加入使NPEOs的96h降解率由20.9%分别提高至44.4%和91.5%.通过LC-MS分析,初步认为壬基酚三乙氧基乙酸的烷基氧化产物(CA_3～9PEC₃)是溶液中NPEOs光降解的主要产物,并据此推断了可能的反应历程.     

金属离子对NaNO2催化氧化降解酸性蓝129的影响

选取蒽醌染料酸性蓝129(AB129)为研究对象,采用催化湿式氧化技术,在以NaNO2为催化剂的基础上,详细考察了Cu2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Cr3+、Fe3+6种金属离子助催化剂对AB129降解的影响.染料溶液初始浓度固定为100mg/L,初始pH值为2.5,氧气压力为0.5MPa,温度为150℃,当助催化剂:NaNO2:AB129的物质的量之比为0.2:0.6:1时,在相同的反应时间内6种金属离子的催化活性大小依次为Fe3+>Cu2+>Cr3+>Co2+>Mn2+≈Ni2+,并且在NaNO2/FeCl3体系下,反应2h后,AB129的脱色率达到了100%.在此基础上进一步考察了NaNO2/FeCl3体系中COD的变化情况,结果显示,反应4h后,NaNO2和FeCl3联合使用相对于单独使用FeCl3和NaNO2时,体系COD去除率分别提高了21%和45%,达到了68%.结合UV-vis光谱图可知,AB129分子最终矿化为CO2和小分子有机物.可能的催化循环机理为反应过程中M(n+1)+/Mn+、NO、NO2和ONOOH之间发生循环转化对体系产生催化作用,其中ONOOH和助催化剂离子被认为是起氧化作用的活性物质.