锰离子非均匀掺杂TiO2薄膜电极光电催化测定COD

COD是水体质量评价的一个重要指标,目前对于COD测定方法主要是高锰酸钾法和重铬酸钾法,这些方法的测定工艺相对繁杂.本文采用溶胶-凝胶法分步控制工艺制备锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜电极,并用该薄膜作为光电催化电极测定COD.在三电极体系中,比较该薄膜电极与纯二氧化钛薄膜电极对于氧化丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖四种有机物的影响.实验结果表明:三电极体系中电子转移的电量与有机物完全矿化所需的化学需氧量(COD)有着内在的关系.在相同的条件下,锰离子非均匀掺杂二氧化钛的薄膜氧化降解丁二酸、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、α-D-葡萄糖的速率大于纯二氧化钛薄膜.进一步结合线性扫描伏安(LSV)、阻抗谱等光电化学表征,从锰离子非均匀掺杂引起二氧化钛薄膜光生空穴-电子分离,初步分析了其光电催化活性提高的机理.     

有机污染物综合指标(二)

二、化学需氧量(COD)的主要测定方法 COD的测定方法有重铬酸钾法、高锰酸钾法及其他方法。在COD测定中,氧化剂的种类及其浓度、反应液的酸度,试剂的加入顺序、反应的时间和温度条件对测定结果均有影响。必须严格按步骤操作。 1.酸性高锰酸钾法     

难降解有机污染物与葡萄糖的光电催化协同氧化作用

利用薄层反应器研究了典型的难降解有机污染物——三环癸胺在二氧化钛纳米管阵列电极表面的光电催化降解性能,重点考察了三环癸胺与葡萄糖的光电催化协同氧化作用.研究表明,三环癸胺作为一种化学性质稳定的化合物,在薄层反应器中难以在二氧化钛纳米管阵列电极光电催化中实现完全降解.在三环癸胺COD浓度50—400 mg.L-1条件下,其降解效率均低于30%,且随着三环癸胺浓度的增加降解效率下降.三环癸胺与葡萄糖之间存在着明显的光电催化协同氧化作用,且随着葡萄糖浓度的增加协同作用增强,当葡萄糖与三环癸胺浓度比值大于2时,可以实现三环癸胺的完全降解.在光电催化协同氧化过程中,三环癸胺与葡萄糖的降解并非同步进行,易降解的多羟基葡萄糖所产生的大量羟自由基,可能促进了三环癸胺或三环癸胺中间产物的氧化.该研究也为难降解的有机物的光电催化处理提出了一条新的途径.     

二氧化氯催化氧化处理直接大红染料

研究了ClO2化学氧化体系和ClO2催化氧化体系。实验结果表明:单用ClO2化学氧化处理COD为3 400mg/L的直接大红染料配制废水时,最佳反应pH值为1,氧化剂ClO2经济用量为400 mg/L废水,反应时间为10 min,COD去除率可达85.9%,氧化指数(COD削减量∶ClO2投加量)=7。当ClO2与自制催化剂所组成的催化氧化体系用于对直接大红染料配制废水的处理时,最佳反应pH值为2左右,氧化剂ClO2经济用量为600 mg/L废水,反应时间为6 min,COD去除率可达96.6%,氧化指数=6。结果表明,ClO2催化氧化法是一种新型高效的处理难降解废水的技术,有着广阔的应用前景。     

湿式氧化生物氧化两步法处理有机磷农药生产废水

本文报道了用湿式氧化结合生物氧化两步法,处理有机磷农药生产废水的研究结果.在较缓和条件下,湿式氧化一步可去除有机磷80—90％,有机硫90％,较大幅度降低了废水的COD值.湿式氧化使废水的BOD_5/COD比值从0.2左右上升到0.4—0.5,废水的可生化性显著提高.在遵循常规生化处理必须满足的条件下,湿式氧化处理后的废水进一步用活性污泥传统曝气法处理,COD可再下降90％以上,有机磷得到去除,出水达标.     

光电催化结合氧化降解碱性品红的研究

用UV／TiO2悬浮液光催化氧化和间接电氧化相结合的方法降解碱性品红．考察了NaCl浓度、电流密度、pH值对光电催化结合降解碱性品红速率的影响．结果表明：光电催化结合比单一光催化降解效果有了明显的提高；NaCl浓度对光电催化结合的降解速率没有明显影响；提高电流密度可以增加光电催化结合的降解速率，但会减少单位电流密度下碱性品红的降解量；pH=9．00时，光电催化结合的降解速率最大．光电催化结合氧化降解160．0min后溶液脱色率达100％，COD去除率达75．5％．     

类芬顿反应的催化剂、原理与机制研究进展

芬顿氧化法是高级氧化技术的一种,通过产生高活性的自由基降解水中有机污染物,在水处理领域受到广泛关注.近年来,针对芬顿反应的研究主要集中在开发高活性、高稳定性的非均相类芬顿催化剂.本文综述了近年来非均相芬顿催化领域的研究进展,分析了铁基、锰基、铜基、钴基等过渡金属及其氧化物,以及负载型催化剂的构造特点、催化机理和作用机制,探讨了过氧化氢和过硫酸盐的催化活化路径与方式,总结了非均相类芬顿催化体系实现高效降解有机污染物的机理与途径,以期为高效类芬顿催化剂的设计和应用提供科学依据.     

生物质炭降解过程中易氧化部分的定量方法

研究将土壤有机质测定方法(KMnO4和K2Cr2O7氧化法)运用到生物质炭上,探讨了生物质炭(Biochar,BC)降解过程中易氧化部分的定量方法.研究结果显示,生物质炭抗氧化性存在不均一性,既可能是生物质炭制备过程产生的热解小分子物质,也可能是生物质炭降解产生的易氧化部分;进一步选定重铬酸钾作为氧化剂,确定氧化条件,氧化降解前后生物质炭,得出生物质炭降解确实产生易氧化部分.本文研究建立的生物质炭易氧化部分定量法可以作为生物质炭的降解程度的定量指标,为土壤中有机碳循环提供重要研究方法.值得强调的是该定量法应用到不同种类的生物质炭上须对氧化条件做出相应讨论.     

焦化废水二级生化出水中有机污染物的氧化特性

考察了O3氧化法与UV/O3氧化法对焦化废水二级生化出水中溶解性有机物的去除效果,以及二级出水中有机污染物的氧化特性.结果表明,O3氧化法对于二级出水的UV254值具有较高的去除效率,30min内即可达75.7%,但对COD和DOC的去除效果很差,150min的去除率仅为37.1%和33.7%.而UV/O3氧化法对二级生化出水UV254,COD和DOC均具有良好的去除效果,150min时的去除率分别为95.3%,90.2%和77.8%.经过O3氧化法处理后,疏水性物质的浓度明显下降,而弱疏水有机物与亲水性有机物浓度有所上升;UV/O3氧化法处理对疏水性有机物和弱疏水有机物均具有良好的去除效果,而亲水性有机物浓度仅得到部分降低.     

有机污染物综合指标(一)

水体有机污染是水质污染的主要问题。衡量有机污染的程度,最好进行有机污染的全分析,但十分困难。除规定的有毒有机污染物外,一般只测定有机污染综合指标来定量地反映水质有机污染程度。 有机污染综合指标主要有:生化需氧量(BOD) 是间接表示水体中可被生物降解的有机物含量的指标。化学需氧量(COD)是表征水中能被强氧化剂氧化分解的有机物含量的参数。总有机碳(TOC) 是以水样中的含碳量来表示有机物含量的,总需氧量(TOD)表示水中含C、N、H、S、P、M(金属) 的有机物完全氧化生成稳定无机氧化态的需氧量。紫外吸收(UVA或UV)是利用芳香族和一些具有不饱和双键的化合物对220—250nm波段的紫外光有强烈吸收的特性来测定污水中有机物的含量。此外尚有碳-氯仿提取物(CCE)和碳-醇提取物 (CAE),它们是先用活性碳吸附,再用氯仿或乙醇提取,脱去溶剂,恒重残渣即得结果。此法对含有杀虫剂的水样测定有明显的优点。主要有机污染综合指标测定方法的比较见表1。     

电化学模拟-质谱技术在环境领域的发展与应用

有机污染物的环境转化及生态风险是环境领域的研究热点,然而常规的研究手段程序繁琐、成本较高,且信息量有限,因此当前迫切地需要发展一项可以快速评估有机污染物的环境转化行为与风险的技术手段。在线电化学模拟-质谱技术是由注射泵、电化学反应池、联机的高效液相色谱仪及质谱检测仪组成的可用于快速评估有机污染物环境转化行为及风险的技术。本文对电化学模拟-质谱技术在环境领域中的发展与应用情况进行了详细的阐述。采用该技术可以使有机污染物在电化学反应池内发生氧化或还原反应,经联机的质谱仪检测得到活性中间产物及最终产物的结构信息,以模拟有机污染物在环境中的氧化或还原的转化过程以及研究污染物的环境结合残留机制;通过在电极表面产生电芬顿反应,可模拟研究难降解有机污染物在敏化光解或高级氧化处理工艺中的转化路径;根据有机化合物在电化学反应池内的起始反应电压可以判断有机污染物在环境中的持久稳定性。此外,电化学模拟-质谱技术可用于模拟研究有机污染物在生物体内经代谢后形成的活性中间产物与酶、蛋白质及DNA等生物大分子的结合致毒机制。与传统研究手段相比,电化学模拟-质谱技术具有快速、简便及产物信息全面等显著优越性,将在有机污染物的环境行为、水处理技术、环境监测、环境健康风险等研究领域有更广泛的应用。由于该技术刚刚起步,今后在电极材料的多样化、系统的自动化等方面有待进一步发展。     

基于改进微库仑法的海水可吸附有机卤素测定

对可吸附有机卤素(adsorable organic halogens,AOX)测定方法的研究主要集中在河流湖泊等饮用水相关的领域,而海水中的测定方法关注较少.受海水中高浓度的无机卤素离子的影响,传统的微库仑法在测定海水中AOX时精密度会下降并产生较大的正偏差.通过对传统的微库仑法进行改进,采用活性炭振荡吸附法-玻璃棒...     

环境中黑炭测定方法的研究进展

环境介质中黑炭含量的测定不仅能够准确评估环境黑炭储量,也是表征黑炭性质的重要环节,研究与发展环境黑炭测定技术是探究全球碳循环和黑炭环境效应的重要基石.本文依据测定原理,将黑炭测定方法分为化学氧化法、热氧化法、分子标志物法和光学法,介绍了各种技术的发展与测定特点,并根据黑炭基准材料指导委员会推荐的12种标准物质测定结果,比较了不同黑炭测定方法测定结果存在差异的主要原因,总结归纳了每种测定方法的优缺点.另外,基于研究现状分析,指出黑炭测定方法的比较性研究、黑炭性质精确描述技术的丰富与发展、多种方法结合使用描述黑炭性质、监测黑炭降解周期内的性质变化及其自身降解可能造成的环境影响将成为未来环境介质中黑炭研究领域的重点.     

基于化学氧化法修复石油烃污染土壤研究进展

石油作为现代工业的血液,被广泛应用于各行各业.但是,其带来的环境污染问题不容忽视,尤其是泄漏等生产事故诱发的土壤污染.化学氧化法因具有修复效能高、成本低及操作便利等优势,常用于石油烃污染土壤修复.本文重点综述了基于过氧化氢和过硫酸盐的高级氧化技术修复石油烃污染土壤过程中常用的活化剂、强化措施、关键影响因素及其效能;汇总了其他氧化剂在修复石油烃污染土壤方面的效果;分析了不同高级氧化技术应用于石油烃污染土壤修复的优缺点;展望了化学氧化法修复石油烃污染土壤未来的发展方向与挑战.     

有机物质促进污染物化学氧化降解的研究进展

通过向体系中添加天然有机物以提高污染物化学氧化降解效率的技术近年得到广泛关注。研究表明,有机物既可通过促进过渡金属还原、络合过渡金属等机制加速经典氧化反应进程,也可直接活化氧化剂构建高级氧化体系。基于典型有机官能团对污染物化学氧化降解过程的促进作用,金属-有机框架材料得以发展及应用。该文综述了促进氧化反应的常见有机物种类及作用机制,以期为化学氧化技术进一步发展提供参考依据。     

羟胺促进臭氧氧化降解阿特拉津

臭氧(O_3)能有效氧化去除废水中的微量有机污染物,但其较高的成本限制了在我国废水处理中的应用.因此,开发新型的O_3高级氧化技术以提高O_3的利用率,已成为亟待解决的问题.本研究发现,羟胺(NH_2OH)可大幅提高连续流O_3氧化去除农药阿特拉津(ATZ)的效率.与单独臭氧氧化体系相比,当[NH_2OH]0∶[O_3]s(摩尔浓度比)=0.25时,反应3 min时的ATZ去除率([O_3]s∶[ATZ]0=10,p H 7.0)由37.9%提高至83.8%.当[NH_2OH]0∶[O_3]s=0.25—0.75时,反应前3 min内的加速程度随NH_2OH初始浓度的升高而降低,随后在0.75比例下的加速程度升高,这与[NH_2OH]∶[O_3]s在反应过程中的持续降低及二级氧化剂生成的变化有关.二级氧化剂的生成种类和浓度主要受[NH_2OH]0∶[O_3]s影响,有羟基自由基生成.反应3 min后,在0.25比例下二级氧化剂主要通过攻击ATZ的烷基等含碳基团加速其降解,0.75比例下二级氧化剂对含氯基团的攻击加剧.本研究将为利用NH_2OH开发新型的O_3高级氧化技术提供依据.     

COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应性能的影响

研究了COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应的影响,并对颗粒污泥的厌氧氨氧化脱氮性能进行了分析.厌氧颗粒污泥取自实验室长期运行的EGSB生物脱氮反应器,实验用水为人工配水,以葡萄糖为有机碳源;主要考察了COD对NH4 -N、NO2--N、NO3--N和TN去除的影响.结果表明:当进水不含COD时,反应器对NH4 -N、NO2--N和NO3--N和TN的去除率分别为12.5%、29.1%、16.1%和16.3%;当COD浓度分别为200mg/L、350mg/L和550mg/L时,反应器对NH4 -N的去除率分别为14.2%、14.2%和23.7%,对NO2--N的去除率均接近100%,对NO3--N的去除率分别为94.5%、86.6%和84.2%,对TN的去除率分别为50.7%、46.9%和50.4%,COD去除率分别为85%、66%和60%.分析发现,在反应初期,氨氮的去除主要通过厌氧氨氧化过程实现,随着反应的进行,反硝化菌活性逐渐提高,传统的反硝化过程占优势.同时还观察到,在反应初期COD对氨氮去除的抑制作用非常明显.图2参21     

Fenton法-聚合氯化铝预处理高浓度乳化液废水

乳化液在机械制造、加工等过程中有广泛的应用,主要起润滑、冷却、表面清洗和防腐蚀作用。其主要成分为矿物油、表面活性剂、抑菌剂和其他有机添加剂,在使用过程中产生了高浓度、乳化严重、成分复杂且波动大的乳化液废水,随意排放会对环境造成严重污染;目前国内外对低浓度含油废水的处理进行了大量的研究工作,如各种破乳法、微生物法等,但各种处理方法都有其局限性,尤其对高浓度乳化液废水尚没有定型的处理方法。Fenton氧化法是一种高级氧化技术,在酸性条件下,H2O2被Fe2+催化分解并产生大量具有强氧化性的?OH,通过?OH氧化降解废水中的有机物,达到废水净化的目的。在处理有毒有害难生物降解有机废水方面具有较强的应用优势;聚合氯化铝(PAC)是一种应用很广的无机高分子絮凝剂,与其它水处理剂配合使用具有更好的水处理效果,通过Al(Ⅲ)盐水解-聚合产物对水中胶体颗粒或胶体污染物进行电性中和、脱稳和吸附架桥作用生成粗颗粒絮凝体去除,从而达到净化污水的目的;本文采用Fenton法-聚合氯化铝组合工艺预处理机械加工厂高浓度乳化液废水以满足后续生化处理进水要求,通过实验研究了Fenton法涉及的初始反应pH值、H2O2投加量、硫酸亚铁投加量、反应时间和后续投加聚合氯化铝涉及的反应pH值、PAC投加量及反应时间对乳化液废水预处理效果的影响。结果表明,Fenton法处理乳化液废水的最佳反应条件为:pH值为2、H2O2投加量为48 mL·L-1、质量分数为10%的FeSO4投加量为88 mL·L-1和反应时间为60 min;后续投加PAC处理的最佳反应条件为:pH值为7、质量分数为10%的PAC投加量为466 mL·L-1、反应时间为40 min;乳化液废水COD约34000 mg·L-1,经Fenton法-聚合氯化铝组合工艺处理后处理水COD小于5 000 mg·L-1,COD去除率达到87%以上,色度从浑浊的乳白色变成了清澈的无色,满足了后续生化处理对进水的水质要求。可为解决同类高浓度乳化液废水预处理提供技术参考。     

基于硫酸根自由基的高级氧化技术及其在环境治理中的应用

基于硫酸根自由基(SO_4~(-·))的高级氧化技术因其快速高效、适用范围广等特点,在环境修复领域具有广阔的应用潜能.过硫酸盐(PS,S2O2-8)在热、光、过渡金属、碱性条件及活性炭、电化学、络合剂等新型活化条件下,能够产生强氧化性的SO_4~(-·)用于处理多种难降解有机污染物.本文综述了PS活化的不同方式及其影响因素,结合已有研究参数,总结了PS的作用机理;阐述了基于SO_4~(-·)的高级氧化技术在环境领域中的应用,并对未来应用前景及研究方向进行了展望.     

多通道网状电极电化学预处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液

反渗透(Reverse Osmosis,RO)因出水水质好、运行成本低等优势常用于垃圾渗滤液的处理,但产生的RO浓缩液具有COD高、色度高、盐分高、难降解等特点,其处理存在效果差、能耗和成本均较高等问题.本工作采用氧化钌/氧化铱涂层电极(RuO2/IrO2-Ti)的钛网为阳极,以304不锈钢电极为阴极,设计制作了6通道的电化学反应器,通过电化学氧化处理RO浓缩液,研究考查了电流密度、循环流速、比电极面积等参数对COD去除效果的影响,分析了电化学氧化去除难降解有机物并同时脱盐的过程机理与能耗.结果表明,在电流密度32.89 mA·cm^-2,循环流速0.46 cm·s^-1,比电极面积65.10 m²·m^-3的条件下,电化学氧化处理RO浓缩液3 h,COD去除率可达68.0%,TOC去除率可达40.6%,脱盐率可达72.1%,去除单位质量COD能耗仅为常规的板状电极电化学反应器的25.5%.本工作可为垃圾渗滤液RO浓缩液的预处理提供新思路.