过渡金属活化过硫酸盐在环境修复领域的研究进展

近年来基于硫酸根自由基的高级氧化技术被广泛应用于环境修复。过硫酸盐作为硫酸根自由基的前体物质,通过活化过硫酸盐产生高活性的硫酸根自由基,可以高效降解有机污染物。伴随着大量不同种类的过渡金属活化材料被先后研究应用,新的过渡金属活化过硫酸盐去除有机污染物的机制被不断发现,比如常见的过渡金属活化过硫酸盐产生自由基的自由基机制,活化过程中产生单线态氧作为主要氧化物质的单线态氧机制,以及活化过程中生成高价态金属的高价态金属氧化机制。过渡金属活化过硫酸盐技术也被大量应用于土壤修复实践,土壤环境复杂多变影响了修复技术的实践应用。土壤有机质、土壤矿物背景与pH值势必会影响修复过程中的药剂与技术选择。该研究介绍了过渡金属化合物这一类过硫酸盐活化剂的最新进展,同时还介绍了土壤有机质、矿物背景及pH值等土壤背景对过硫酸盐修复技术应用的潜在影响,并对该领域未来的研究方向进行了初步的展望。     

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.     

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.     

蒽醌活化过硫酸盐降解罗丹明B

本文考察了蒽醌活化过硫酸盐过程中降解罗丹明B的特征.实验发现,Fe(Ⅲ)、不同种类和含量的蒽醌、pH值变化、添加自由基淬灭剂以及光照/非光照等不同条件下,对过硫酸盐活化过程中降解罗丹明B特征均产生不同程度的影响.结果表明,体系中不同含量醌活化过硫酸盐的条件下,罗丹明B表现出不同的降解特征;酸性和碱性条件下,过硫酸盐活化过程中氧化降解Rh B的效能并无明显差别;相对于甲醇,叔丁醇可能是更有效的半醌自由基淬灭剂;含氧化敏感官能团结构的蒽醌类有机物AQS和AQDS能有效活化过硫酸盐,促进了过硫酸盐的氧化降解效能,使得罗丹明B脱色程度达到90%以上,这主要是反应体系中蒽醌类有机质能有效活化过硫酸盐生成过硫酸根自由基,使过硫酸盐的氧化性得到显著提高.Fe(Ⅲ)和蒽醌耦合作用对过硫酸盐氧化罗丹明B的活化作用比单纯的蒽醌活化效果更显著.     

UV-254 nm活化过硫酸盐降解麻黄碱的影响因素和机理

采用UV-254 nm活化过硫酸盐高级氧化技术去除水中污染物麻黄碱(EPH),并研究了其降解动力学过程和降解机理.考察了过硫酸盐(PS)投加量、EPH的初始浓度、不同pH值及不同离子(HCO~-_3、NO~-_3、Cl~-)对降解效果的影响.结果表明,UV-254 nm活化过硫酸盐工艺能有效去除实验条件下的EPH,其氧化降解反应符合二级动力学方程.EPH去除率随着PS投加量的增加而增大.pH对降解反应有较大的影响,在pH=7的条件下,反应速率最快,表观反应动力学常数(k_(obs))为0.467 min~(-1).进一步研究表明,HCO~-_3、NO~-_3和Cl~-对EPH的降解都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度依次为Cl~- NO~-_3 HCO~-_3.通过UPLC-MS/MS鉴定了麻黄碱降解的中间体,并提出了可能的降解机理和转化途径.     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

氧化亚钴复合材料催化降解三溴苯酚

本论文利用具有可见光催化性能的氧化亚钴/石墨烯(CoO/石墨烯)复合材料降解2,4,6-三溴苯酚(2,4,6-tribromophenol, TBP),探究其光催化降解效能与反应机理.研究发现,在光催化降解阶段,CoO/石墨烯复合材料光照120 min后,日光比可见光具有更强的降解效率,将TBP总去除率从21.8%提升至51.4%,日光中的紫外部分容易被材料利用来降解TBP.将光催化与高级氧化技术联用,构建CoO/石墨烯复合材料活化两种过硫酸盐PS与PMS的光芬顿体系.研究可知,单独光照活化过硫酸盐效果不佳,CoO/石墨烯-过硫酸盐类芬顿体系较Co~(2+)-过硫酸盐均相体系TBP降解效率更高,反应更彻底.加入光照后,光照-CoO/石墨烯-过硫酸盐光芬顿体系具有较高的污染物降解率和TOC矿化度,反应速率常数进一步提高,在日光照射下,TOC去除率达到98.9%.     

不同活化过硫酸盐体系的机理分析及不同无机阴离子的作用:以两种有机染料为例

高级氧化技术（AOPs）广泛应用于不同的废水处理,并目前此类技术多以羟基自由基（OH·）的产生为主.近年来,基于硫酸根自由基（SO ₄^-·）的AOPs因其对有机污染物的高反应活性和对复杂环境基质的高选择性而备受关注.但是,在对各种活化方式的系统比较方面还存在一些不足,对降解途径和不同阴离子对体系的影响也缺乏研究.本文通过两种染料的降解对3种活化过硫酸盐体系进行了系统性的比较,并结合自由基捕获实验（甲醇,叔丁醇）和产物分析,研究了体系降解机制及路径.研究了4种阴离子（HCO₃^-、N O₃^-、Cl-、Br-）对3种不同活化过硫酸盐体系降解染料的影响.结果表明,SO ₄^-·与OH·在3种活化体系中对染料降解均有贡献.在热活化体系（heat-Na₂S₂O₈）中,对染料降解起到主导作用的活性物种为S O₄^-·;在光...     

高级催化氧化法去除水中邻苯二甲酸酯的研究进展

普遍认为,邻苯二甲酸酯类物质（Phthalic Acid Esters,PAEs）是内分泌干扰物质（Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs）,被广泛应用于增塑剂、化妆品中,具有致畸性,致癌性,致突变性以及拟/抗雌激素活性、拟/抗甲状腺激素活性等内分泌干扰特性。邻苯二甲酸酯类物质很容易扩散到环境中,在土壤、大气、水环境中均有检出,是环境中常见污染物,严重威胁人体健康和生态环境,已经引起国内外的广泛关注。在综述邻苯二甲酸酯类物质的物理化学性质、毒性影响、国内外天然水体、地下水和生活污水中的污染现状的基础上,讨论消除水环境中PAEs污染的强化混凝、吸附、膜处理、生物处理和高级氧化技术。高级氧化技术因其能够快速有效地去除饮用水和污水中不同种类的有机污染物而备受关注,且发展迅速。重点介绍了高级催化氧化法对水环境中PAEs的去除,包括催化湿式过氧化物氧化过程,催化臭氧氧化过程,光催化氧化过程,超声波、微波辅助催化氧化过程以及高级纳米催化氧化过程。其中,Fenton催化氧化技术在氧化过程中通过使用催化剂或协同紫外光等方式产生高度反应性羟基自由基,可无选择性地将PAEs完全降解为无毒无害的小分子物质,对PAEs的氧化去除效果最好。虽然在高级氧化过程中应用催化剂可大大提高氧化效率和降解程度,但催化氧化法耗能较大、催化剂消耗量大、受水体pH值的影响,且研究大多限于实验室阶段,未能大量投入工业应用,需要进一步发展创新。因此,开发新型高效催化剂、提高催化剂选择性、优化催化氧化反应条件、优化设计催化反应器、与其他技术耦合是水体中PAEs类环境激素污染控制技术的发展方向。     

热活化过硫酸盐降解水中的普萘洛尔

利用热活化过硫酸盐(PS)技术降解水中的普萘洛尔(PRO),探究PS初始浓度、温度、初始p H以及自然水体成分对其降解的影响.结果表明,PRO的降解过程符合准一级反应动力学规律,增加PS初始浓度和升高温度都可以显著提高PRO的降解速率常数(kobs).碱性条件下PRO的降解效果明显好于酸性和中性条件.自由基清除实验表明,在酸性和中性条件下,SO·-4是体系主要的氧化物种,而在碱性条件下,HO·对PRO的降解起主导作用.自然水体中的HCO-3对PRO的降解有显著的促进作用,而腐殖酸(HA)则强烈抑制PRO的降解.增加PS初始浓度可以显著提高PRO的矿化率.     

氯代有机物污染土壤高级化学氧化修复技术研究进展

综述了污染土壤修复过程中常见的不同种类氯代有机物的高级化学氧化技术,如芬顿氧化、过硫酸盐氧化、高锰酸盐氧化、臭氧氧化及生物化学联合氧化技术等.分析了各氧化技术的降解机理、可降解的污染物种类、适用条件以及实验室小试、中试等不同规模的研究实例及进展,展望了今后几个值得关注的研究方向,以期可以在未来的土壤修复工程中起到参考、借鉴和指导作用.     

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。     

三维电催化氧化处理难生化降解有机废水研究进展

难降解有机废水成分复杂、危害大,易导致癌变、畸变,对人类健康产生重大影响,是需要优先治理的环境问题.在许多情况下,采用传统生物法和物理化学法来处理难生化处理有机废水很难达到理想的处理效果,并且其操作工艺复杂,成本相对较高.三维电催化氧化技术的出现为难降解有机废水的处理提供了一种绿色环保高效的方法.三维电催化氧化体系具有...     

有机磷酸酯阻燃剂降解方法的研究进展

有机磷阻燃剂(OPFRs)已取代溴代阻燃剂广泛应用于各行业,并很容易通过挥发、磨损等方式进入各环境介质中.目前,已在水体、土壤等环境介质中检测到了OPFRs的存在.本文总结了目前已有的OPFRs在环境中的降解方式,据其原理主要可分为化学法和生物法,化学法主要包含Fenton/类Fenton氧化法、紫外-双氧水法(UV/H2O2)、光催化法、过硫酸盐活化法和水解光解等,能够产生大量具有强氧化性的自由基(·OH、SO4·-等)破坏烃链使其降解.但该方法容易受到实际水体中的复杂成分影响,导致效果降低.生物法则是利用不同的细菌将OPFRs作为碳源或磷源在生长过程中将其消耗或和微生物体内的特异性酶发生酶促反应从而降解.通过总结归纳目前OPFRs的降解方法,了解现有方法存在的优点和缺点,为高效去除OPFRs提供理论基础.     

畜禽养殖业主要废弃物处理工艺消除抗生素研究进展

随着集约化畜牧养殖业的不断发展,抗生素被广泛用作饲料添加剂以控制畜禽疾病和促进畜禽生长.用于畜禽养殖业中的抗生素绝大部分都不能被动物体所完全吸收,而是以原形或代谢物的形式随动物的粪便排出体外,然后通过各种途径进入到土壤和水体中,给人类健康带来巨大威胁.本文综述了好氧堆肥、厌氧发酵、高级氧化和人工湿地对畜禽粪便和养殖废水中抗生素的去除效果,重点讨论了不同运行参数对处理工艺去除抗生素的影响,最后根据现行研究仍存在的问题提出今后的工作建议,为畜禽养殖业抗生素污染的控制提供参考.     

废水中苯并噻唑类化合物的污染行为与控制原理分析

苯并噻唑类化合物(BTs)是广泛使用的工业添加剂,具有持久性和生物毒性,属于微量新兴污染物,近年来在环境领域受到了越来越多的关注.本文对已有的BTs污染相关文献进行了较为全面系统的归纳.首先介绍了BTs在橡胶、制革、制药等行业中的应用与排放情况,分析了BTs的化学结构特点、内分泌干扰性与微生物抑制作用,对其相分配与生物富集数据进行了总结.其次介绍了BTs在工业产品、工业废水、市政污水、城市径流和天然水体中的分布情况,及其在环境中的污染迁移行为.再次着重介绍了含BTs废水的各种生物处理技术和高级氧化技术,阐述了BTs对微生物及污水生物处理系统的影响,BTs在活性污泥系统和膜生物反应器中的降解情况,以及生物强化与电化学强化手段;对O_3、H_2O_2、UV、芬顿、光催化、电离辐射等高级氧化体系处理BTs废水的原理、效果、条件参数和动力学等方面进行了较为深入的讨论.通过分析文献中报道的BTs降解产物数据,总结了BTs污染物的生物及化学转化途径.最后,分析了BTs污染控制技术目前存在的问题,并对未来的研究重点和发展方向提出了建议.     

抗生素抗性基因在养殖废水中的分布与去除

畜禽养殖场作为抗生素抗性基因的一个热点区,其产生的废水中存在大量的抗生素抗性基因,直接排放将会污染接受的水体.本研究以微生物固化曝气技术为核心,构建了一个包含沉淀池、一级处理池、二级处理池和氧化塘的养殖废水处理系统.采用高通量荧光定量PCR技术,探究各种抗性基因在进水、各处理池和出水中的种类、多样性和丰度的变化以及可能的影响因素.研究发现:(1)微生物固化曝气技术能有效降低养殖废水中抗性基因的种类和多样性;(2)该技术也能有效去除养殖废水中抗性基因的绝对丰度,去除率高达93.6%;(3)养殖废水出水中抗性基因绝对丰度仍高于自然水体,其直接排放仍有抗性基因污染风险;(4)畜禽养殖废水中TN和土霉素的含量与许多抗生素抗性基因总丰度存在正相关性.通过对TN和土霉素的去除或者控制使用,可以有效降低养殖废水中的抗性基因.     

活化过氧乙酸技术去除水体有机污染物研究进展

过氧乙酸(peracetic acid,PAA)是一种广谱、高效、环保型消毒剂.近年来,基于活化过氧乙酸的高级氧化技术由于适用pH范围广、产生毒副产物少及具备一定剩余消毒能力等优点在水体有机污染物去除方面受到了越来越多的关注.本文介绍了PAA的性质,综述了活化PAA技术去除水体有机污染物的基本原理及研究现状,分析了活化PAA技术去除有机污染物的主要影响因素(pH及水质组分).最后提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向,以期为开发可实际应用于饮用水/污水深度处理的活化PAA技术提供借鉴.     

太阳光-Fenton法处理低浓度H-acid模拟废水的实验研究

H酸主要用于生产活性染料及偶氮染料等. 目前使用较多的对H-acid废水处理方法有湿式氧化法、光催化法、Fenton法等高级氧化技术~([1]),但是已有处理装置的处理效果并不理想. 因此,积极研究能有效降解H酸废水的处理方法已成为当前面临的重要课题.     

典型全氟烷基酸的光/电催化降解：性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfo nates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极...