UV/PS降解水中2,4-二氯苯酚及毒性评价研究

比较采用PS,UV/PS 2种工艺降解2,4-DCP的去除效果、一级反应动力学;考察不同氧化剂(PS)剂量、不同初始浓度的2,4-DCP、腐殖酸条件对该光解反应速率常数的影响以及采用发光菌青海弧菌-Q67来评价2,4-DCP和光解过程中间产物溶液对生态环境的毒性评价.实验结果表明,单独PS工艺光解2,4-DCP去除率仅有4%,而UV/PS光解2,4-DCP去除率高达96.4%,充分说明UV/PS工艺可高效去除2,4-DCP,且其反应基本遵循拟一级反应动力学,一级反应动力学常数为35.1×10~(-3)min~(-1).UV/PS降解2,4-DCP的降解率和反应速率常数随着氧化剂(PS)的增加而增大,随着2,4-DCP初始浓度增大而降低.随着腐殖酸初始浓度的增大,有先增大后变小的过程.毒性评价实验中,随着2,4-DCP光解45min,发光菌抑制率降低,溶液对环境毒性在降低,且从长期时间规律来看,同一氧化时间溶液对发光菌相对抑制率与发光菌接触时间没有关系.     

UV/SPS降解水中三氯生的效能及动力学

采用短波紫外光激活过硫酸钠(UV/SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了紫外光波长、紫外光强、过硫酸钠(SPS)投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCS去除的影响,计算了自由基(·OH、SO_4~(·-))与TCS的二级反应速率常数及其对TCS去除的贡献值,鉴定了反应中主导自由基,对比了UV254/SPS和UV254/H_2O_2对天然水体中TCS的去除效果,GC/MS分析了TCS降解的中间产物及可能的降解路径.结果表明UV/SPS能有效去除TCS,紫外光波长为254nm,光强为11.5μW·cm-2,SPS浓度为1 mmol·L~(-1)时,100s后初始浓度为275μg·L~(-1)的TCS去除率可达98.15%,TCS降解过程符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.039 2 s~(-1).实验范围内TCS去除的速率常数随紫外光强(I)和SPS投加量的增加而增大,波长对TCS去除影响不显著,中性条件不利于TCS降解,HA对TCS去除具有抑制作用.·OH和SO_4~(·-)与TCS反应速率常数分别为7.62×109L·mol~(-1)·s~(-1)、9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1),UV254/SPS中主导自由基为SO_4~(·-),其对TCS去除贡献率为97.63%.UV254/SPS工艺更能有效地去除TCS,其拟一级动力学常数K值是UV254/H_2O_2工艺的4.13倍.TCS降解过程中主要生成了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、苯酚等中间产物.     

UV_(254)降解水中双氯芬酸的动力学及机理研究

研究了254 nm紫外光照(UV_(254))对水中双氯芬酸(DCF)的降解,考察了pH、天然有机物质(NOM)和硝酸盐(NO_3~-)对DCF光解的影响;探讨了DCF的光解产物和转化机理;最后,研究了DCF在实际水体中的去除.结果表明,DCF在UV_(254)辐射下发生快速降解,其光解遵循准一级反应动力学模型.在研究的pH范围内,DCF降解效率基本相同,其表观速率常数在5.9×10~(-3)cm~2·mJ~(-1)左右.NOM的存在会抑制DCF的光解,且NOM浓度越高,抑制作用越明显,这主要是由于NOM和DCF竞争入射的紫外光子.NO_3~-在UV_(254)光照下可被激发产生羟基自由基,故NO_3~-的存在可以明显促进DCF的降解.DCF在实际水体中的去除效率与纯水中的基本类似,在紫外光用量为320 mJ·cm~(-2)时,大约83%1μmol·L~(-1)DCF被去除.在UV_(254)光解DCF反应中,共检测到12种降解产物,基于这些检出的反应产物提出DCF可能的光解机理主要包括6种不同的转化路径,分别为脱氯环化、脱羧基反应、甲酰化反应、脱氯羟基化、脱氯氢化和醌化反应.     

水质对UV/H_2O_2降解2,4-二氯酚的影响

研究了UV/H2O2工艺对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的去除效果和水中阴离子、腐殖酸对该工艺降解2,4-DCP的影响。结果表明:UV/H2O2工艺可以有效的去除水中2,4-DCP,光降解过程符合一级反应动力学模型;在H2O2投加量为8mg/L,1个30W低压汞灯照射下,2,4-DCP在蒸馏水和自来水中光降解速率常数分别为0.0232/min和0.0162/min;NO3-、Cl-、HCO3-对2,4-DCP光降解有抑制作用;当3种离子浓度为0.5mmol/L、10mmol/L、20mmol/L时,对2,4-DCP光降解的抑制程度为HCO3->NO3->Cl-;随着离子浓度增大,抑制作用增强;自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是由于水中多种离子影响的结果;腐殖酸在低浓度时,促进光降解反应的进行,在高浓度时,2,4-DCP的光降解氧化受到抑制。     

UV/H2O2氧化降解克拉霉素的反应动力学及影响因素

克拉霉素用量大、检出频率高、生态风险大,已被欧盟列为优先监测污染物.针对传统污水处理厂难以完全去除克拉霉素的问题,主要研究了UV/H_2O_2降解克拉霉素的效果和反应动力学,探讨了pH、天然有机质(NOM)和水中共存阴、阳离子对UV/H_2O_2降解克拉霉素的影响.结果表明:单一UV对克拉霉素的光降解符合准一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.0016 min~(-1).UV/H_2O_2对克拉霉素的降解符合准一级反应动力学模型,且克拉霉素的降解速率随H_2O_2浓度的增大而增大,在H_2O_2浓度为40 mmol·L~(-1)时,克拉霉素降解的反应速率常数为0.0284min~(-1).克拉霉素与·OH的二级反应速率常数为(2.36±0.20)×10~(10)L·mol~(-1)·s~(-1).碱性条件有利于克拉霉素的降解;NOM(2~10 mg·L~(-1))会抑制克拉霉素的降解,且随NOM浓度增大而增大;共存阴离子CO_3~(2-)对克拉霉素降解无影响,HCO_3~-、NO_3~-、Cl~-会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为NO_3~-HCO_3~-Cl~-;共存阳离子Ca~(2+)、Mg2+、Cu~(2+)、Fe~(3+)会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Mg2+Ca~(2+).     

紫外激活过硫酸盐降解莠灭净的动力学研究

采用紫外（UV）激活过硫酸盐（PS）氧化降解水中莠灭净（AMT）.比较了单独UV和UV/PS两种工艺的降解效果和经济性,并考察了底物初始浓度、PS投加量以及反应初始pH值3个因素对UV/PS去除AMT动力学的影响.同时采用间接法对反应中生成的主要自由基进行了鉴定.结果表明：UV/PS比单独UV系统降解AMT更经济有效.AMT降解过程符合准一级动力学模型（R²≥0.95）,随着底物浓度的增加,准一级反应速率常数kobs逐渐减小;kobs随PS投加量的增加逐渐增大;控制pH为5~10时,kobs逐渐减小,pH值为5时,kobs达到最大值,为0.0540min-1;pH为7时反应中主要生成的自由基为·SO₄^-.     

UV/H_2O_2光化学降解水中的三氯生

研究了UV/H_2O_2对水中三氯生(TCS)的降解;考察了H_2O_2用量,pH值,常见无机阴离子(如HCO_3~-,Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))和天然有机物质(NOM)对TCS去除的影响;探讨了TCS的降解产物和转化机理.结果表明:TCS在UV/H_2O_2中的降解符合准一级反应动力学.随着H_2O_2用量的提高,TCS的降解效率也逐渐提高,但是过量的H_2O_2会和TCS竞争羟基自由基(HO·).TCS在pH 8.5时的降解效率高于研究的其它pH值(即pH 5.3-7.4).虽然HCO_3~-是一种常见的HO·淬灭剂,但是它对TCS的降解影响较小;其它无机阴离子(Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))对TCS的去除几乎无影响.NOM的存在会抑制TCS的降解,且NOM浓度越高,抑制作用越明显.由于实际水样中的HCO_3~-和NOM与TCS竞争HO·,TCS在实际水体中的降解与纯水中的相比受到一定程度地抑制.利用液相色谱-超高解析度四级杆飞行时间串联质谱仪(LC-QTOF/MS)检出26种TCS的降解产物,根据这些鉴定的反应产物推测TCS可能的转化机理主要包括6种不同的反应路径,分别为脱氯氢化,脱氯羟基化,羟基化,脱氢反应,环化反应和醚键断裂.     

紫外活化过硫酸钠去除水体中的三氯卡班

采用紫外活化过硫酸钠(UV/PS)降解三氯卡班(TCC).考察了UV、PS和UV/PS联用工艺去除TCC的效果,研究了PS投加量、反应初始p H值和腐殖酸(HA)等因素对UV/PS降解TCC的影响,推测了UV/PS工艺中TCC可能的降解途径,并对比了UV/PS和UV/H2O2工艺对TCC的去除效果和经济性.研究表明:UV与PS联用能够高效去除TCC,其降解过程符合拟一级动力学模型(R~2≥0.95);拟一级反应速率常数k随着PS投加量的增加先增大再减小,在PS投加量为250μmol/L时,k达到最大值0.0810min~(-1);偏酸性条件(p H=6.0)有利于TCC的降解;HA对TCC的降解有抑制作用,抑制作用与HA的浓度呈正相关;GC/MS鉴定表明,TCC降解过程中主要的中间产物有异氰酸4-氯苯酯和对氯苯胺,其可能的降解途径为TCC分子结构中与酮羰基相连的C-N键断裂,脱氯,经过一系列的反应形成对氯苯胺和异氰酸4-氯苯酯;UV/PS降解TCC过程中溶液中脱氯反应导致Cl~-浓度增加;与UV/H_2O_2工艺相比,相同条件下UV/PS工艺中k值增大了96.65%,单位电能消耗量提高了97%.     

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.     

UV降解水溶液中文拉法辛的影响因素及机制

采用UV工艺处理水体中的抗抑郁药物文拉法辛,分别考察了初始浓度、pH值、水质等因素对文拉法辛降解的影响.结果表明,文拉法辛的降解过程符合伪一级动力学模型,其降解速率常数随着药物浓度的降低而增加. pH为10时,文拉法辛降解速率最快.其降解过程包括直接光解、·OH和~1O_2参与的自敏化反应,其中直接光解贡献较大.水体中常见无机阴离子Br~-、Cl~-、NO_3~-和NO_2~-均抑制文拉法辛降解,其中NO_2~-的抑制作用最强.天然有机物腐殖酸和富里酸也会影响文拉法辛的降解.相比超纯水,文拉法辛在二级出水中的降解速率明显降低.经超高效液相色谱质谱联用仪(UPLC-MS/MS)对文拉法辛降解产物的全扫描分析,推测出5种主要的转化途径:①芳香环的顺序羟基化;②去甲基化;③去胺基化;④环己烷的断链;⑤小分子有机酸的转化.此外,文拉法辛中87%的N元素转化成无机离子(NH_4~+和NO_3~-).     

ZVI/EDDS/Air体系降解水中2,4-二氯酚的研究

建立零价铁(ZVI)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和曝气三者组成的类Fenton(ZVI/EDDS/Air)处理体系,考察了初始EDDS浓度、铁粉投加量、曝气速率、2,4-二氯酚(2,4-DCP)浓度、初始pH以及反应温度等对水溶液中2,4-DCP降解的影响.结果表明,该体系能有效降解2,4-DCP,并且其降解规律符合准一级动力学方程.在2,4-DCP质量浓度100 mg·L-1、EDDS浓度0.80 mmol.L-1、铁粉投加量20 g·L-1、曝气速率为2 L.(min.L)-1的最佳实验条件下室温反应1 h,2,4-DCP的降解率达到99%.ZVI/EDDS/Air体系对氯酚的降解较ZVI/EDTA/Air体系具有环境友好、反应条件温和,而且对2,4-DCP的降解效果好等优点.     

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).     

基于细管流紫外反应系统探讨紫外和真空紫外/紫外辐照下水中微量磺胺甲噻二唑的光降解效果

水环境中存在的微量有机污染物可在较低浓度下对人类造成较大的危害.基于细管流紫外反应系统(MFPS)研究了典型微量有机污染物磺胺甲噻二唑(SML)在紫外(UV)和真空紫外/紫外(VUV/UV)辐照下的光降解过程,发现SML在VUV/UV辐照下的降解速率明显快于UV辐照.采用MFPS测定了各光化学动力学参数:UV和VUV/UV辐照下光子剂量基反应速率常数分别为0.88×10~3和4.64×10~3m~2·einstein-1;量子产率分别为0.227和0.379;羟基自由基(HO·)和SML的二级反应速率常数测定为6.59×10~9L·mol~(-1)·s~(-1).探讨了pH值和初始SML浓度对降解效果的影响,结果表明,VUV/UV辐照下pH 7.0时的SML降解速率达到最大,而UV辐照下SML的降解速率随pH增加而逐渐增大;初始SML浓度的增大会降低UV和VUV/UV辐照下的降解速率.此外,本研究表明MFPS作为实验室光反应系统可快速、准确地测量各光反应动力学参数,VUV/UV在去除水中微量有机污染物方面的效果优于UV,可较好的处理水中微量有机污染物.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

2,4-二氯酚对杞柳的毒性及在其体内的吸收与降解

在含有2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)人工配置的营养液中培养杞柳(Salix integra),研究了2,4-DCP 对杞柳的急性毒理效应以及在杞柳体内的吸收降解规律.结果表明,杞柳暴露在10~100mg/L 2,4-DCP 下,生长明显受到抑制.2,4-DCP 主要累积在杞柳根系中,在前48h, 2,4-DCP在根系和地上部中的含量急剧上升;96h 内, 2,4-DCP 在杞柳根系和地上部中的浓度分别为265.14,12.51mg/kg,根浓缩系数(RCF)达到了70.18.在无污染的营养液中培养,杞柳根系和地上部中的2,4-DCP 在7d 内下降到50.74,2.66mg/kg,且降解过程符合一级动力学方程,降解速率常数分别为0.0141,0.0066h-1.同时,根系组织中多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性受到2,4-DCP 的明显抑制.在低浓度污染水环境下,杞柳是修复2,4-DCP 的较好植物.     

UV/H2O2降解水中对乙酰氨基酚的动力学及反应途径

利用UV/H_2O_2间歇式光氧化反应器,考察该工艺降解水溶液中对乙酰氨基酚反应动力学和影响因素.结果表明,UV/H_2O_2可有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合拟一级反应动力学模型(R~2=0.990).通过考察影响反应的因素,如H_2O_2投量、紫外功率、pH值、共存阴离子(HCO_3~-、NO_3~-)浓度,研究结果表明,对乙酰氨基酚的反应速率常数随H_2O_2投量增大而增高,随着UV功率增强而增大;共存阴离子浓度的增加在一定程度上会降低反应速率常数;中性条件是降解体系的最适宜环境,此时的反应速率常数达到最大值.通过气象色谱/质谱(GC/MS)对中间产物的分析推测对乙酰氨基酚降解过程中首先形成了苯酚类物质进而被氧化生成易降解的物质.UV/H_2O_2对对乙酰氨基酚的矿化效果非常显著,在pH 7.0,紫外功率15 W,对乙酰氨基酚浓度42.0 mg·L~(-1),H_2O_2投加量为250.0 mg·L~(-1)时,总有机碳(TOC)去除率达到39%.     

偶氮染料4BS光解动力学和总氮脱除的初步研究

采用单独紫外光氧化降解偶氮染料直接耐酸大红(4BS),研究了不同因素对4BS光解效果的影响,并初步考察了光解对4BS溶液总氮的去除效果. 结果表明,单独紫外光氧化法对4BS及溶液中的总氮有一定的去除效果. 在非强碱性条件下,4BS的光解过程符合准一级反应动力学模型. 速率常数随紫外光强的增强而增大,并且与初始ρ(4BS)呈负相关关系. 溶液pH是影响光解反应的重要因素,速率常数随pH升高而增加显著,强碱性条件下光解速率最快. 光解对溶液中总氮的去除分为三步,含氮结构的发色基团易吸收紫外光,在反应初期被降解而生成气态含氮物,生成的中间产物比较稳定,需要经过一段时间的能量积累才能继续降解,从而总氮的去除率再次升高.      

UV/PMS降解水中罗丹明B的动力学及反应机理

采用紫外(UV)活化过硫酸氢钾(PMS)产生强氧化性硫酸根自由基(SO_4~·-)降解人工染料罗丹明B(RhB).考察了溶液初始p H、氧化剂剂量、RhB初始浓度、天然有机物(NOM)、Fe~(2+)浓度、自由基淬灭剂(甲醇和叔丁醇)及水体中常见阴离子对降解效果的影响,并探测反应体系中生成的无机阳离子及小分子有机酸的种类和浓度.结果表明,降解反应遵循准一级反应动力学,其降解速率受到溶液初始pH的显著影响,当溶液酸性越强或碱性越强时,RhB的降解效果越好,且酸性条件下降解效果优于碱性条件.同时,加大氧化剂剂量及降低底物浓度也会对RhB的降解起促进作用.体系中投加过渡金属Fe~(2+)可显著促进RhB的降解效果,当Fe~(2+)与PMS的浓度比为1∶1时,降解效果最佳.水体中的NO_3~-对RhB的降解有着显著的促进作用,而H_2PO_4~-、C_2O_4~(2-)、Cl~-和NOM则对RhB的降解有抑制作用.采用离子色谱分析了UV/PMS体系降解RhB所产生的NH_4~+,以及甲酸、乳酸、乙酸和草酸,推测RhB在UV/PMS体系中的降解主要是通过共轭结构的破坏、N-位脱乙基并伴有苯环结构的破坏进行的.综合分析表明,UV/PMS工艺可有效运用于罗丹明B污染水体的修复处理过程.     

单偶氮染料AY17的光催化降解动力学及机制

为了研究水体环境中单偶氮染料酸性黄17(AY17)有效地去除方式及其可能的降解途径、转化和归趋等,实验首先探索了AY17在不同深度氧化体系中降解的可行性,研究发现其去除效率的大小按照UV/H_2O_2UV/Na_2S_2O_8≈UV/FeSO_4·7H_2OUV/KHSO_5UV/TiO_2排列.然后选取UV/TiO_2体系,研究了催化剂用量,反应温度,底物浓度以及溶液初始p H值等因素对其光催化降解动力学的影响,结果表明AY17的光催化降解遵循假一级动力学,其降解速率常数为0.011 2 min~(-1);当催化剂TiO_2用量为3 g·L~(-1)时其降解效果最好;高温有利于AY17的光催化降解,而随着底物浓度和溶液初始p H值的升高,其降解速率常数显著下降.最后利用GC/MS对AY17光催化降解中间产物进行了初步鉴定,研究发现在·OH等活性氧物种的作用下偶氮键的断裂、羟基自由基对芳香环上基团的取代以及吡唑环的裂解是其主要降解途径.     

UV/(亚)硝酸盐体系氯代硝基物降解及机理研究

采用UV/N_O2~-/NO_3~-体系作为目标研究体系,探究体系中4C2NP/4N2CP/2NP/4CP等4种酚类苯系物的降解动力学和取代基转化情况,揭示UV/(亚)硝酸盐体系中氯代硝基物的具体降解机理.在p H=1.50时,UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的4C2NP反应速率常数均达到最大,为10.3×10~(-4)min~(-1).在不同p H值条件下,由于硝基取代基的致钝化作用,使UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的2NP降解速率受抑制程度最显著,即2.5×10~(-4)min~(-1)(p H=1.50)和0(p H=5.50).UV/NO2-/NO3-/4CP体系中,涉及的反应机理主要包括再硝化、再氯化、脱硝基氯化和氧化等过程,揭示了无机(亚)硝酸盐与硝基取代基的释放/积累的转化过程,以及氯取代基与无机氯离子之间的相互转化过程.