高锰酸钾/亚硫酸氢钠氧化嗪草酮后消毒副产物的生成趋势及毒性研究

本文研究了不同pH条件下高锰酸钾/亚硫酸氢钠(PM/BS)对农药嗪草酮(MET)的氧化降解,预氧化后续氯化过程中消毒副产物(DBPs)的变化和毒性评估,同时高锰酸钾(PM)氧化作为对照组.研究表明,PM/BS预氧化较PM预氧化能加大污染物质MET的降解效率,两种预氧化过程中MET的降解率在酸性条件下最大且随着pH的升高而降低,DBPs的生成量和毒性都随着pH的升高而增大.碱性条件下降解率低却生成了大量的二氯乙腈,导致DBPs的生成量和毒性大幅增加,值得引起重视和注意,本文对此种现象产生的原因进行了详细探讨.PM/BS系统降解污染物需要控制在酸性条件下进行,既能增大降解效率,又能降低DBPs的毒性.     

二氧化氯预氧化含藻水过程中副产物的生成规律

饮用水处理中广泛应用的二氧化氯对含藻水的预氧化效果明显,但存在无机副产物生成的风险,优化Cl O2在给水处理中的使用、研究其无机副产物的控制方法,对保障饮用水安全具有重要意义.目前,对Cl O2预氧化副产物生成研究尚少,而对其用于处理含藻原水的无机副产物生成研究更是鲜有报道.本研究通过小试配水试验,确定含藻水在Cl O2预氧化过程中除藻效能和无机副产物的生成特性.结果表明,Cl O2与藻类反应后的主要无机副产物是Cl O2-,其生成量随Cl O2投加量、藻初始浓度、初始p H和NOM含量的升高而升高,环境水体浓度水平下的Fe~(~(2+))、Mn~(~(2+))促进Cl O2-生成,NH4+对Cl O2-生成没有影响,且蓝藻与Cl O2反应生成的Cl O2-量明显高于绿藻.     

三种不同氧化工艺条件下对乙酰氨基酚的降解过程与产物毒性变化研究

作为一种典型的药物,对乙酰氨基酚(acetaminophen,ACE)由于其广泛存在和潜在毒性引起重要关注.本研究比较了氯化、紫外/过氧化氢(UV/H2O2)和紫外/氯(UV/Cl)三种工艺对ACE的降解情况.结果表明,3种工艺中,UV/Cl和UV/H2O2工艺均能完全降解ACE,其中UV/Cl工艺的降解速率更快. UV/H2O2和UV/Cl工艺降解能用准一级动力学模型很好地拟合,它们的反应动力学常数(kobs,ACE)分别为0.1343 min-1和0.0657 min-1(293K,p H=7).通过p H实验发现,酸性条件下UV/Cl工艺效果更好,而p H对UV/H2O2工艺没有显著影响.相比而言,ACE的矿化比降解困难许多,在60 min后其矿化率最高仅为5.60%(UV/Cl工艺).在UV/Cl工艺降解过程中,检测到12种主要的转化产物,其转化途径主要包括羟基化、氯取代、二聚化、脱酰化和氧化反应.通过发光菌实验对溶液毒性进行分析,3种工艺条件下ACE溶液的毒性都会有所升高,其中氯化工艺最为突出.每种工艺中不同的反应活性物质导致了ACE转化产物的不同,最终使得溶液毒性不同程度地升高.     

饮用水系统中药物和个人护理用品的研究进展

药物和个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)作为一类新兴的有机污染物备受研究者的关注,未被去除的PPCPs母体或转化/降解产物可能进入饮用水系统,威胁人体健康.本文分析了PPCPs在饮用水源、出厂水、供水管网和龙头水中的赋存状况,总结了饮用水厂各处理工艺对PPCPs的去除效果.PPCPs在饮用水系统中的浓度较低,一般在ng·L~(-1)到μg·L~(-1).饮用水厂处理工艺能有效去除特定PPCPs,其中氧化、活性炭及膜处理等深度处理工艺对PPCPs去除效果较好.加强对饮用水系统中PPCPs的来源控制、过程管理和末端监督等是将来的重要研究方向.     

UV-H2O2工艺对饮用水中 DMP的去除效果和影响因素

采用UV-H2O2工艺对饮用水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除进行研究,结果表明,单独的UV或H2O2都不能有效氧化去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对饮用水中DMP具有很好的去除效果.在原水DMP浓度为5.1496×10-3mmol·l-1(1.0mg·l-1)左右,UV光强133.9μW·cm-2,H2O2投加量20mg·l-1和反应时间60min条件下,DMP的去除率可达到97.8%.探讨了反应速率常数随影响因素变化的规律,其中H2O2浓度、pH值、DMP初始浓度和本底TOC值对该工艺去除DMP的影响较大.     

高锰酸盐复合药剂强化预氯化控制THMs生成量

通过小试和中试实验研究了高锰酸盐复合药剂(PPC)与氯联合预氧化工艺对三卤甲烷(THMs)的控制效果.小试的研究结果表明,适当投加PPC(1.0 mg·l-1)可使预氯化的THMs生成量降低14.1%,预加氯量是联合预氧化工艺THMs生成量的决定因素,pH值降低,THMs生成量减少,并且在pH6.0的条件下,PPC显著降低了预氯化工艺的THMs生成量;中试的研究结果表明,与单独预氯化(3.0mg·l-1)相比,联合预氧化工艺(PPC 1.0 mg·l-1 Cl22.0 mg·l-1)过滤后水中的THMs减少了47.9%;模拟管网系统试验的研究结果表明,联合预氧化工艺的THMs生成量与单独预氯化相比降低了17.2%.因此,PPC和氯联合预氧化工艺可降低饮用水的THMs生成量,提高饮用水的化学物安全性.     

厌氧氨氧化反应影响因素研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)反应是指在厌氧或者缺氧条件下,厌氧氨氧化微生物以NO_2~--N为电子受体,氧化NH_4~+-N为氮气的生物过程。厌氧氨氧化反应是自养型生物脱氮反应,该过程无需外加有机碳源,在高氨氮低碳源废水处理方面具有重要应用价值。然而Anammox菌生长缓慢,最大生长率0.002 7 h~(-1),倍增时间长达10~12 d,对生长环境要求近乎苛刻,成为Anammox工艺工程化应用的最大瓶颈。因此,Anammox反应的影响因素一直是该领域的研究热点。文章系统总结了Anammox过程的主要影响因素,其中包括反应器类型、污泥性质、填料等反应器条件,温度、p H值、氧气、电磁场等环境因子,以及有机物、氮素、磷酸盐、盐度、金属离子等基质条件对Anammox启动和运行的最新研究进展,认为p H值接近中性、温度30~35℃、避光、严格厌氧等环境条件下,以反应器、填料和颗粒污泥相结合,降低污泥流失,并给予合适的基质和必要元素,可促进Anammox的快速增长。该文为Anammox工艺的基础研究和工程化应用提供了参考,并认为今后在各影响因素的联系、功能基因改性及极端环境驯化等方面仍需要加强研究。     

光伏产业清洗剂废水低温生物处理

光伏产业清洗剂废水冬季生物处理难稳定达标.操作参数调控与工艺的优化组合对微生物活性的提高及清洗剂废水稳定达标处理的实现具有重要意义.本研究通过实验室摇瓶试验以COD(Chemical Oxygen Demand)去除率、COD去除速率等为表征指标探究不同温度以及低温下p H、C/N(COD/NH_4~+-N)及处理工艺等对该废水生物处理效果的影响.结果显示,10℃下清洗剂废水生物处理效果受到明显抑制,21.5 h时COD去除率仅为49.7%,较30℃下降31.0%;偏碱性条件更利于该废水的处理.p H 8条件下COD去除率较p H为5.5时提高57.2%;初始C/N在8:1到32:1之间更利于该废水的处理.清洗剂废水在生物处理后期均出现降解停滞现象.进一步比较不同工艺下清洗剂废水的低温(15℃)处理效果,在15℃、p H 7-8和C/N 16:1条件下,相比活性污泥法,接触氧化法可将COD去除率提高7.5%左右;而两段式接触氧化法可将第二段处理中的COD去除率提高16.6%左右,最终出水达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中的一级标准.本研究通过两段式接触氧化实现了清洗剂废水的有效处理,但是该废水的降解动力学及两段式接触氧化体系中的微生物低温降解机理还有待进一步的研究和验证.(图4表3参19)     

微囊藻毒素在鲋鱼体内生物富集及其体内的抗氧化反应

为了解微囊藻毒索在鲋鱼Carassius auratus L.体内生物富集作用,用LC/MS监测不同时间的鲋鱼肝脏、肌肉,以及饲养用水中痕量的微囊藻毒素.结果显示,肌肉组织中MC-RR和MC-LR的含量在18 d时达到峰值,分别为7.87 ng·g~(-1)和2.18 ng·g~(-1);而肝脏组织中MC-RR和MC-LR的含量在鲋鱼暴露9天时达到最高值,分别为25.30 ng·g~(-1)和33.27ng·g~(-1).研究结果支持肝脏组织是MCs的主要靶向器官,并且表明肝脏组织对MC-LR的富集量远大于MC-RR,而肌肉组织更易于积累MC-RR.文章还研究了鲋鱼体内的抗氧化酶(SOD、CAT、GST、GR酶)的活性变化,对MCs介导的氧化胁迫进行了评估.通过分别测定暴露不同时间点(3、9、18 d)肝脏和肌肉组织中的抗氧化酶的活性,发现它们的活性与组织中MCs的含量基本呈正相关,可能对MCs介导的氧化胁迫有缓解作用.以上表明,MCs能在鱼体内积累,抗氧化系统虽可缓解,但不能完全降解.因此食用被MCs污染的鱼类存在潜在的食品安全风险.     

氨基比林的臭氧降解和矿化效能分析

以氨基比林(pyramidon,PD)为代表性药物和个人护理品污染物,探讨了实验室条件下臭氧(O_3)氧化对PD的去除效果、动力学和降解机制,考察了反应条件包括温度、p H、阴离子和过氧化氢(H_2O_2)对PD降解过程的影响.结果表明,O_3氧化对PD的降解效果明显,降解过程符合拟一级反应动力学模型.降解动力学常数(k_obs)在反应温度为20℃时最高(1.756×10~(-2)s~(-1));H_2O_2的投加对于k_obs具有低促高抑的效果,在H_2O_2浓度为0.135 mmol·L-1时达到最优效果(k_obs,2.108×10~(-2)s~(-1)).p H的升高和阴离子HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-的投加会降低PD降解速率,而NO_3~-离子对PD的降解有明显地促进效果.对PD O_3降解过程的矿化效率和副产物分析可知,O_3氧化无法有效矿化PD,PD的O_3降解机理主要包括亲电加成和取代、吡唑环直链化、羟基化、脱苯基和脱甲基作用.     

甲氧苄啶在有机酸络合Fe~(2+)活化过硫酸钠体系中的降解机制

在有机酸(OAS)/Fe~(2+)/过硫酸钠(PDS)体系中生成的具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~(·-)),可以降解水中难降解污染物甲氧苄啶(TMP).分别探讨了柠檬酸(CA)浓度、Fe~(2+)浓度、PDS浓度、p H值对甲氧苄啶降解的影响,以及不同浓度的4种有机酸在不同p H值下对TMP降解的影响.结果表明,当TMP浓度20μmol·L~(-1),p H=7,温度25℃,反应时间30 min,摩尔比CA∶Fe~(2+)∶PDS∶TMP=5∶15∶40∶1时,TMP的降解率高达82.55%;柠檬酸和EDTA有促进TMP降解作用,焦磷酸钠和草酸起抑制TMP降解作用.猝灭实验证实了TMP的降解是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果,SO_4~(-·)起主导作用;液相色谱质谱检出5种中间产物,推测TMP的降解路径涉及羟基化反应、脱甲氧基化反应和裂解反应.     

预磁化强化零价铁除偶氮染料的性能研究

考察了预磁化对零价铁去除水中甲基橙、苋菜红、金橙Ⅱ、氨基黑和肼黄等不同偶氮染料性能的影响,结果表明,预磁化强度由0逐渐增大至750 m T时,零价铁去除甲基橙的表观速率常数由0.0078 min~(-1)逐渐增大至0.0677 min~(-1),反应速率提高倍数达到1.4—8.7倍.预磁化后的零价铁(Mag-ZVI)除甲基橙表观速率常数与其剩磁呈线性正相关,这一定程度上说明了预磁化对零价铁除污染活性的强化作用主要与其颗粒剩磁有关.通过系统考察了Mag-ZVI在不同p H条件下对甲基橙的去除性能以及Mag-ZVI对苋菜红、金橙Ⅱ、氨基黑和肼黄的去除性能,进一步证实预磁化对于零价铁在不同反应体系下除偶氮染料均呈现正面效应.预磁化对零价铁去除染料的强化作用具有一定的普适性,其在印染废水处理中具有广阔的应用前景.     

臭氧和基于臭氧的高级氧化工艺降解农药的研究进展

由于农药的环境持久性以及毒性,饮用水源中的农药微污染日益受到水处理行业的关注.在众多水处理工艺中,由于其高效氧化去除有机污染物及控制嗅味等特点,臭氧及其相关高级氧化技术的应用已日趋广泛.本文综述了这些氧化技术对多类代表性农药（包括有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、氯乙酰胺和三嗪等）的降解效能,详细讨论了农药的降解效率、反应动...     

芥子气模拟剂苯甲硫醚在改性H2O2溶液中的两阶段氧化

以苯甲硫醚(PhSMe)为芥子气模拟剂,以NH3和NaOH为改性试剂,研究了改性H2O2溶液对硫醚的两阶段氧化产物、动力学与反应机制.改性H2O2溶液中,苯甲亚砜(PhS(O)Me)和苯甲砜(PhS(O)2Me)是仅有的两种氧化产物.随改性剂的加入和pH升高,PhSMe的初级氧化(PhSMe→PhS(O)Me)经历了质子催化氧化、溶剂辅助氧转移两种不同的催化氧化机制,表观动力学常数随pH呈"三段式"变化,两种反应机制的相对贡献取决于溶液的pH.PhSMe的次级氧化反应(PhS(O)Me→PhS(O)2Me)比初级氧化反应慢得多,其产物PhS(O)2Me的产率与改性H2O2溶液的pH呈指数相关.pH和反应时间相同时,NH3改性H2O2溶液的PhS(O)2Me产率明显低于NaOH改性H2O2溶液.超氧阴离子(O-2)是导致PhS(O)Me→PhS(O)2Me的活性氧,NH3通过抑制O-2产率而降低了硫醚类过度氧化的风险.     

Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn~(2+)∶Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)和H_2O_2∶Fe~(3+)的物质的量比率、Fe~(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn~(2+)能够显著增强Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L~(-1)Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)为2∶1、Mn~(2+)∶Fe~(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe~(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min~(-1).其增效机理是通过Mn~(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2~(·-)的产生,进而加速还原Fe~(3+)-EDTA至Fe~(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.     

高锰酸钾氧化饮用水中醛类嗅味物质的效果及动力学研究

我国北方呼和浩特市以黄河为水源的JH饮用水厂近年来冬季经常有醛类嗅味物质检出,常规处理工艺如混凝、沉淀等对其去除效果有限,需要对其进行其它处理工艺的探究.本文选择高锰酸钾对水厂检出频率和浓度均较高的反,反-2,4-庚二烯醛(tt24hept)、反-2-辛烯醛(t2oa)、反,反-2,4-辛二烯醛(tt24oda)、反,反-2,4-癸二烯醛(tt24dda)和β-环柠檬醛(β-cyclo)5种醛类嗅味物质进行氧化控制研究,探究其去除效果、氧化动力学和氧化机理.结果表明,20℃,pH=7时,2 mg·L^-1高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质30 min后,去除率达75%以上.根据动力学分析可知,高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质属于伪二级动力学过程,其伪二级反应速率常数分别为5.25×10⁴、2.66×10⁴、4.50×10⁴、2.71×10⁴、5.37×10³ L·mol^-1·min^-1,醛类嗅味物质结构中含碳碳双键数目越多、...     

饮用水系统中抗生素抗性基因的研究进展

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)在饮用水系统中的传播和扩散已成为全球公共健康的主要威胁之一.饮用水厂处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果对保证饮用水水质安全具有重要意义,但是水处理工艺、消毒方式以及管网输配系统对不同抗生素抗性基因的影响差异较大.本文在总结了大量文献的基础上,阐述了饮用水系统中抗生素抗性基因的污染特征,综述了臭氧、混凝、砂滤、生物活性炭以及氯消毒和超滤膜等不同水处理工艺对抗生素抗性基因去除的影响及其机理.     

复合二氧化氯对药物及个人护理品的降解效能

药物及个人护理品(PPCPs)在水处理工艺中的迁移转化备受关注.二氧化氯(ClO_2)是一种常用的消毒剂,但水厂中二氧化氯制备工艺得到的常为复合二氧化氯(即ClO_2和Cl_2的混合物).目前,复合二氧化氯对PPCPs的去除方面研究还比较缺乏.本文研究了复合二氧化氯对16种常见PPCPs的降解效能,并与单独二氧化氯氧化进行比较.研究发现,PPCPs的降解效果与其化学结构密切相关.ClO_2可选择性氧化磺胺甲基嘧啶等含富电子基团的PPCPs,对甲硝唑等不含富电子基团的PPCPs降解能力有限,对咖啡因和扑米酮基本不降解.相比单独二氧化氯氧化,复合二氧化氯能促进萘啶酸、氟甲喹和对乙酰氨基酚的降解,但是对甲硝唑、二甲硝咪唑和避蚊胺的降解能力低于单独二氧化氯氧化.复合二氧化氯使用中亚氯酸盐生成量降低.     

重金属离子存在下黏土矿物表面蒽的光化学降解性能

探讨了蒽在Cu、Pb、Zn、Cd、Ni等重金属离子饱和的黏土矿物表面的光降解行为,研究了重金属离子种类,黏土矿物种类、p H、自由基捕获剂和氧气对黏土表面蒽降解速率的影响.研究表明,不同种类金属离子饱和的蒙脱石表面蒽的降解速率Cu2+Pb2+Zn2+Cd3+Ni2+Na+,其中Cu-蒙脱石表面蒽的光降解速率达78.8%;黏土矿物CEC值越高,可交换的铜离子含量越大,对蒽的光降解速率的促进作用越明显;Cu-蒙脱石表面蒽的光降解速率随p H值增大而逐渐减小,p H≥8.71时,蒽的降解率为0,其变化规律与Cu2+随p H值的存在形态的变化趋势相吻合.此外,蒽在Cu-蒙脱石表面的光降解速率随加入的对苯醌增多而减小,对苯醌含量达2.0 mg·g-1时蒽的降解率为0,无氧条件下蒽的降解率为0,推测该反应体系中有氧化活性自由基(O-2·)的产生,可能为光催化氧化降解起始因素之一.     

Fe-Mn/AC催化湿式过氧化氢氧化间甲酚

采用等体积浸渍法制备了一种新型Fe-Mn/AC催化剂,应用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)间甲酚废水.通过SEM和XRF表征了其表面形态结构和元素组成,通过穆斯堡尔谱分析了催化剂中铁离子的存在形态,结果表明,新型Fe-Mn/AC催化剂中的铁以二价铁、三价铁以及四氧化三铁的形式存在.通过正交实验考察了CWPO降解间甲酚的影响因素,结果表明,各因素对间甲酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始p H值反应温度反应时间催化剂投加量.通过正交实验得到CWPO降解间甲酚的最佳反应条件.当间甲酚浓度为100 mg·L-1、反应温度为40℃、反应时间为40 min、催化剂投加量为0.6 g·L-1及底物初始p H值为3时,间甲酚转化率为99.8%,TOC去除率为28.3%.气相色谱/质谱联用没有检测到中间产物,气相色谱检测到CWPO降解间甲酚中间产物主要为乙酸和丙酸.