臭氧光催化降解水中甲醛的研究

研究比较了3种光化学方法对水中低浓度甲醛的降解效果,考察了初始pH值、甲醛浓度和臭氧投加速率等因素对臭氧光催化(TiO_2/UV/O_3)降解甲醛的影响。结果表明,紫外臭氧(UV/O_3)、光催化(TiO_2/UV)和TiO_2/UV/O_3对甲醛的降解均符合表观一级反应动力学,TiO_2/UV/O_3降解甲醛的一级表观速率常数大于TiO_2/UV与UV/O_3之和,说明臭氧、光催化有明显的协同作用。pH值对臭氧光催化降解甲醛的速率几乎没有影响;甲醛初始浓度增加,表观反应速率常数下降,但甲醛的绝对去除量仍随初始浓度的增加而显著增加;臭氧投加速率增加,降解速率增加。甲醛降解的主要中间产物为甲酸,但甲酸在臭氧光催化反应过程中也快速降解而被矿化,说明臭氧光催化是一种能安全有效去除甲醛的方法。     

UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药布洛芬影响因素和降解机理

布洛芬是一种典型药物和个人护理用品(PPCPs),大量生产和广泛使用给环境带来了一定危害。基于响应面方法,采用UV/H_2O_2工艺降解布洛芬(IB),对降解过程中的影响因素(光强、H_2O_2投加量、初始IB浓度)进行了探讨,构建响应面模型。优化的最佳反应条件为:H_2O_2投加量0.10 mol·L~(-1)、初始IB浓度5.00 mg·L~(-1)、UV光强1 400μW·cm~(-2),预测和实验IB以及反应动力学速率常数接近,说明响应面模型能够有效描述UV/H_2O_2降解反应过程。同时用离子阱质谱仪鉴定出IB羟基加成物、4-乙基苯酚、对异丁基苯甲酸等降解中间产物,其中IB羟基加成物的细胞毒性大于IB本身,最后提出降解机理。本研究为UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药类污染物提供技术参考。     

紫外活化过硫酸盐工艺降解水中磺胺二甲氧嘧啶动力学特征与机理

采用紫外活化过硫酸盐(UV/PS)工艺降解典型磺胺类抗生素磺胺二甲氧嘧啶(SDM),比较单一紫外(UV)、单一过硫酸盐(PS)和UV/PS对SDM的去除效果,考察各因素对降解动力学的影响,并探究其降解机理,对SDM及其中间产物进行毒性测定和风险评价.结果显示,UV/PS可以加速SDM降解,反应速率常数分别是单一UV和单...     

超声联合芬顿技术对水中菲的降解

利用超声联合芬顿(US/Fenton)降解模拟水中的菲,考察降解过程中菲的反应动力学影响因素,如初始pH、H_2O_2投量、反应温度、H_2O_2:Fe~(2+)比值、超声功率。进一步通过气相色谱/质谱(GC/MS)检测其中间产物,并推测降解途径。结果表明:US/Fenton可有效降解水中的菲,符合伪一级反应动力学模型,菲的降解速率随H_2O_2投量和温度的升高而增大;随H_2O_2:Fe~(2+)比值和超声功率的增大而降低;酸性条件(pH=3.0)是降解体系的最适宜环境,此时反应速率常数达到最大值0.035 min~(-1)。通过分析可知,菲降解的中间产物有9,10菲醌、2-羟基-9-芴、(1,1′)-二苯基-2,2′-二甲醛、9-芴酮,菲结构中的9,10位首先受到攻击,进而断链,再被氧化生成醛、羧酸、酚类物质,最后矿化成CO_2和H_2O。     

UV/H2O2工艺降解环丙沙星的研究

采用UV/H2O2工艺去除水体中的喹诺酮类抗生素环丙沙星（CIP）。考察了溶液pH值、H2O2投加量以及水体基质对环丙沙星降解效率的影响,分析了降解产物的生成情况。研究表明,环丙沙星的降解符合拟一级反应动力学模型。降解速率受溶液pH值的影响,酸性及中性条件,有利于环丙沙星的降解。H2O2投加量的增大,使得降解速率逐渐增大,但速率增幅逐渐变缓;最佳H2O2/环丙沙星摩尔比为2 000。实际水体中存在的NOM、NO3-,促进了单独UV作用下,环丙沙星的降解。水体中的.OH焠灭剂,抑制了UV/H2O2联合作用下,环丙沙星的降解;实际水体中的光解速率常数低于超纯水中的光解速率常数。GC-MS分析表明,UV/H2O2工艺,使环丙沙星氧化降解生成氨基乙酸、丙二酸、丙三醇和对苯二甲酸等小分子有机物。     

O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G的效能及其降解机理

为探讨O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G(PCN)的效能及其降解机理,分别考察了在降解过程中pH、O_3投加量和H_2O_2投加量对PCN和COD去除效果的影响,通过实验数据得出了PCN降解动力学方程;并采用傅里叶红外光谱和液相色谱-质谱联用分析探讨了PCN在O_3氧化过程中的中间产物变化及其降解规律。结果表明:在初始ρ(PCN)为25 mg·L~(-1)、pH=10、O_3投加量为1.48_(g·)L~(-1)、H_2O_2投加量为7.84 mmol·L~(-1)、温度为20℃的条件下,反应10 min后PCN可全部被降解,反应3h后COD的去除率达到71.9%;O_3的反应级数为0.697 3,在降解过程中,O_3初始浓度对反应速率的影响最大;反应活化能为E_a=27.59 kJ·mol~(-1)该反应活化能较低,说明此反应容易发生;经氧化降解后,PCN的抑菌结构被破坏,并且产物中可能含有羧酸类和胺类化合物。以上研究结果对解决水体中PCN污染问题具有参考价值。     

紫外/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺的研究

采用紫外(UV)/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺(PAM),研究了H_2O_2投加量、TiO_2投加量、UV光照强度以及PAM初始浓度等因素对PAM去除效果的影响,并对降解体系是否产生丙烯酰胺单体(AM)进行验证。试验结果表明,在20℃、H_2O_2投加量为20mmol/L、催化剂TiO_2投加量为10mg/L、PAM初始质量浓度为100mg/L,UV光照强度为140μW/cm~2时,反应120min后的PAM去除率达97.4%,且无AM产生。     

臭氧高级氧化法降解生化尾水中喹啉

采用O_3、O_3/UV、O_3/H_2O_23种工艺对喹啉的去除、矿化效果,生化性提高及降解规律等方面进行了对比分析,结果表明,单独H_2O_2、单独UV不能有效地降解喹啉;单独O_3、O_3/H_2O_2对喹啉有一定的去除效果,但两者差别不大;反应时间为6 min时,喹啉去除率分别为78.7%和79%,反应30 min时,喹啉的矿化率为33.4%和38.2%;O_3/UV工艺明显优于前2种,在6 min内,喹啉基本降解完全,30 min矿化率超过90%;3种工艺的降解过程都很好地满足伪一级动力学规律,O_3/UV的表观反应速率常数(0.7204 min~(-1))大于单独O_3(0.2832 min~(-1))和O_3/H_2O_2(0.29 min~(-1))工艺的表观反应速率常数;采用O_3/UV工艺处理实际工业园区生化尾水,6 min内喹啉降解完全,30 min时,COD去除率为88%,TOC的去除率达到89%,UV254的去除率为96%,出水指标达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准。     

Fenton试剂催化氧化嘧啶废水的特性

研究了Fenton催化氧化法对废水中嘧啶的去除效能,优化了处理体系中的反应条件,分析了各影响因子的作用机理;并用一元线性回归方程对不同温度下,嘧啶相对残余浓度对反应时间的相关性进行了定量分析。结果表明:温度为25℃,pH为3.5,Fe²⁺的投加量64 mmol/L,H₂O₂投加量为300 mmol/L时,反应2 h,Fenton试剂对嘧啶和COD的去除率分别达90%和50%以上;同时发现Fenton试剂对嘧啶的氧化降解具有相对优先性,且符合一级反应动力学模式,并计算表观反应速率常数和活化能。     

3种不同工艺中莠灭净的去除特性及自由基鉴定

以三嗪类除草剂莠灭净(AMT)为目标污染物,对比研究了紫外(UV)、紫外激活过硫酸盐(UV/PS)与紫外激活过一氧硫酸氢盐(UV/PMS)3种不同工艺对AMT的去除效果以及反应动力学模型。考察了底物初始浓度、氧化剂浓度、溶液初始pH和水中腐殖酸浓度对AMT降解的影响,并对反应中生成的主要自由基进行鉴定。结果表明,3种系统下AMT降解均符合拟一级反应动力学模型(R~2≥0.93)。AMT在3种不同系统下降解效率基本遵循UV/PSUV/PMSUV规律。随着底物初始浓度的增加,AMT降解率减小,拟一级速率常数kobs减小;增加氧化剂的投加量可以促进AMT降解;溶液pH的改变对UV系统下AMT的降解影响较小,而在UV/PS系统下,随着pH的增大降解率逐渐减小,在UV/PMS系统中降解率则呈现先减小后增大的趋势;投加腐殖酸会抑制AMT的降解;pH为7时,UV/PS和UV/PMS系统中反应生成的自由基主要是·SO_4~-。     

O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素的效果研究

采用O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素,考察四溴荧光素初始浓度,O_3相对投加量以及H_2O_2投加量对四溴荧光素降解效果的影响。结果表明:O_3及O_3/H_2O_2降解四溴荧光素的过程均符合一级反应动力学方程;O_3降解四溴荧光素时,设置O_3流量为3.18g/h,四溴荧光素初始质量浓度为10、50、100mg/L,降解10min后四溴荧光素降解率均达到93%以上;O_3相对投加量增大,四溴荧光素降解率升高,但O_3利用率降低;O_3/H_2O_2降解四溴荧光素能增大四溴荧光素降解率,却降低了四溴荧光素降解速率。     

UV/H2O2工艺降解环丙沙星的研究

采用UV/₂O₂工艺去除水体中的喹诺酮类抗生素环丙沙星（CIP）。考察了溶液pH值、₂O₂投加量以及水体基质对环丙沙星降解效率的影响，分析了降解产物的生成情况。研究表明，环丙沙星的降解符合拟一级反应动力学模型。降解速率受溶液pH值的影响，酸性及中性条件，有利于环丙沙星的降解。₂O₂投加量的增大，使得降解速率逐渐增大，但速率增幅逐渐变缓；最佳₂O₂/环丙沙星摩尔比为2 000。实际水体中存在的NOM、NO^-₃，促进了单独UV作用下，环丙沙星的降解。水体中的?OH焠灭剂，抑制了UV/₂O₂联合作用下，环丙沙星的降解；实际水体中的光解速率常数低于超纯水中的光解速率常数。GC-MS分析表明，UV/₂O₂工艺，使环丙沙星氧化降解生成氨基乙酸、丙二酸、丙三醇和对苯二甲酸等小分子有机物。     

真空紫外光臭氧降解偏二甲肼的研究

研究比较了臭氧氧化（O₃）、紫外臭氧（O₃/UV）和真空紫外臭氧（O₃/VUV）对推进剂——偏二甲肼的处理效果，O₃/VUV最为有效，反应速率常数分别比O₃/UV和O₃高39.8%和65.6%，中间产物——甲醛去除得更迅速，反应50 min即无法检出。初始pH 9时，O₃/VUV降解偏二甲肼的速率最快，达到0.4461 min^-1；反应速率常数随臭氧投加量的增加而线性增大；随偏二甲肼初始浓度从100 mg/L增加到2 000 mg/L，反应动力学由一级转为零级。碳酸盐浓度在0～2 mmol/L范围内对O₃/VUV降解偏二甲肼没有明显的抑制作用。偏二甲肼的无机氮产物以氨离子为主，无机氮只占总氮的40%～60%，说明仍有相当比例的氮以有机氮形式存在。     

溶液中阴离子对UV/H2O2降解十二烷基苯磺酸钠的影响及其机理

研究了UV/H2O2工艺对十二烷基苯磺酸钠(LAS)的去除效果、溶液中阴离子对LAS降解的影响及机理.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中的LAS;在H2O2投加量为8 mg/L,14 W低压汞灯照射下,LAS在蒸馏水和自来水中的反应速率常数分别为0.018 0 、0.012 2 min-1;NO-3、Cl-、SO2-4和HCO-3对LAS光降解有抑制作用,当该4种离子摩尔浓度均分别为5、10、15 mmol/L时,对LAS光降解的抑制程度为HCO-3》NO-3》Cl-》SO2-4,且随着离子摩尔浓度的增大,抑制作用增强;LAS在自来水中的反应速率常数低于在蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种离子影响的结果.     

O_3/H_2O_2协同氧化石油化工行业反渗透浓水

采用O_3/H_2O_2协同氧化处理石油化工行业反渗透浓水,考察了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量和H_2O_2投加方式对O_3/H_2O_2协同氧化反渗透浓水的影响。结果表明,在初始pH为6.49、H_2O_2投加量为80mg/L、分4次平均投加(开始时投加1次,之后每隔10min投加1次)、反应时间为35min的最优化条件下,处理后的反渗透浓水COD、BOD5、总有机碳(TOC)质量浓度分别降低至48.9、10.2、25.70mg/L,均达到《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)的直接排放标准。COD、UV254、TOC的去除率分别达到83.4%、68.0%、88.3%。     

Fenton氧化法对磺胺类抗生素的降解动力学

采用Fenton氧化法同时降解水溶液中磺胺吡啶(SPY)、磺胺二甲基嘧啶(SMZ)和磺胺甲噁唑(SMX)。系统考查了初始H2O2浓度、Fe2+浓度、pH对3种磺胺类抗生素降解性能的影响。结果表明,3种磺胺抗生素被完全降解的最佳Fenton氧化条件是:H2O2浓度为2.0 mmol/L,Fe2+浓度为0.10 mmol/L,pH为3.0~3.5,反应时间为20 min。Fenton试剂对3种磺胺类抗生素的降解符合一级反应动力学,速度常数为0.0318~0.2002 min-1。     

氧化铝对磺胺嘧啶的吸附性能研究

研究了不同振荡时间和pH下,氧化铝对磺胺嘧啶的吸附特性。结果表明:氧化铝对磺胺嘧啶的吸附在70 min时达到平衡;强酸和强碱均不利于氧化铝吸附磺胺嘧啶,pH接近中性有利于氧化铝对磺胺嘧啶的吸附。由吸附动力学可知,氧化铝对磺胺嘧啶的吸附更符合准二级动力学。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

超声—紫外协同催化降解废水中■的研究

选择纳米TiO_2为催化剂,研究超声—紫外协同催化降解■的效果。考察了不同TiO_2类型、TiO_2投加量、H_2O_2投加量、超声频率、超声强度、溶液初始pH和■初始浓度等因素对■降解率的影响,并对协同催化降解的机制进行了探讨。结果表明,不同类型TiO_2对■的降解效果为P25型TiO_2锐钛矿型TiO_2金红石型TiO_2。在■初始质量浓度为5 mg/L、P25型TiO_2投加量为0.06g/L、H_2O_2投加量为60mmol/L、超声频率为80kHz、超声强度为0.300W/cm~2、溶液初始pH为3.0的条件下,反应10min时超声—紫外协同催化对■的降解率最高可达98.26%。超声和紫外光对■的降解具有协同促进效应,其协同因子为2.08。机制分析表明,超声—紫外协同催化降解■的机制是以·OH为主要自由基的高级氧化作用,1,3-二苯丙烷和对苯基苯酚为主要中间产物。     

O3/H2O2处理嘧啶废水的研究

采用O3/H2O2法对嘧啶废水进行处理,考察了不同反应条件对嘧啶和COD去除率的影响,并对O3/H2O2降解嘧啶的反应机制和动力学进行了初步探讨。实验结果表明,在pH值为11,反应时间为70 min,O3流量为4 g/h,H2O2投加量为50 mmol/L的条件下,废水的嘧啶和COD的去除率分别达到86.46%和74.97%。嘧啶的去除率随自由基抑制剂叔丁醇增加而降低,说明O3/H2O2降解嘧啶主要为体系中.OH的贡献。同时动力学研究表明,O3/H2O2对嘧啶的降解符合一级反应动力学模型。