高效产H_2O_2气体扩散电极的研究

采用C/PTFE气体扩散电极在无隔膜体系中进行H2O2发生工艺研究,探讨了石墨和Vulcan XC-72碳黑两种碳材料以及电解电压、p H值对该反应过程的影响.结果表明,在较低的空气流量(1.41 cm3·min-1·cm-2)下,以Vulcan XC-72碳黑为表面的气体扩散电极相比石墨电极有较高的H2O2产率和电流效率,碱性条件比酸性条件下H2O2产率和电流效率更好;在2.6 V恒定电压下,2 h后,H2O2浓度达到了250 mg·L-1,电流效率从69.8%降到44.7%,单位产量能耗从5.87 k Wh·kg-1升高到9.16 k Wh·kg-1.     

采用气体扩散电极降解酸性红B研究

采用Pt/C气体扩散电极(GDE)为阴极,对酸性红B溶液进行单室电解和双室电解.单室电解中,以GDE为阴极,效果远优于石墨阴极,H2O2生成量为石墨阴极的10倍,在pH=1时,具有最好的处理效果,电解40min,脱色率为78.3%.通过分室电解,对酸性红B的降解机理进行了分析,阳极区为阳极的直接氧化,受pH值、Fe2 和O2的影响较小;气体扩散阴极为通过还原O2生成H2O2,然后分解为羟基自由基,氧化有机物,受pH值,Fe2 ,O2的影响较大.当pH=3,Fe2 浓度为50mmol·l-1,空气流量为180L·h-1时,电解80min,阴极区的脱色率为94.2%,COD去除率为66.8%,而阳极区的脱色率为73.3%,COD去除率为56.2%,电流在阳极区和阴极区的利用效率加起来计算的“表观电流效率”达到145.3%.     

电化学方法现场产生H2O2的影响因素及其废水处理应用

建立了以石墨碳棒为阴极,Pt为阳极,饱和甘汞电极为参比电极,Na2SO4为支持电解质溶液的H2O2制备三电极体系。对电流密度、pH值、通氧流量、支持电解质浓度和极间距等主要参数对生成H2O2的影响进行了单因素轮换试验研究,并采用正交试验方法对这些因素进行了分析。结果发现,pH值对生成H2O2的影响最为显著,支持电解质浓度和通氧流量也具有较大影响,极间距影响不明显,电流密度则存在着最佳值。通过试验获得的最优参数组合为:pH=2.00,电流密度=1.02mA·cm-2,通氧流量=0.4L·min-1,支持电解质浓度=0.1mol·L-1,极间距=6cm。在该参数组合条件下,采用电-Fenton法对活性染料RedMX-5B进行脱色和矿化试验,初始Fe2 投量为0.25mmol·L-1,电解180min,脱色率可达90%以上,但矿化率不高(<25%)。因此,提高矿化率是染料废水处理在未来的主要课题。     

湿式洗涤/过氧化物氧化法脱除甲硫醇恶臭气体:H_2O_2、过二硫酸盐、过一硫酸氢盐的比较

对比了碱性条件下3种过氧化物(过氧化氢H2O2、过二硫酸盐PS、过一硫酸氢盐PMS)对恶臭气体CH3SH的湿式洗涤脱除能力.实验发现在pH=12时,相对于H2O2和PS,PMS脱除CH3SH的效果最好,PMS对CH3S-的降解能力最强,反应迅速且不受pH及自身浓度的影响,不同浓度H2O2降解CH3S-的能力大于PS.随着pH的增加(pH=12、12.5、13),PS降解CH3S-的速率基本不变,而H2O2的降解速率迅速减小.分析发现,降解过程的产物中含有甲磺酸(CH3SO3H),并且是PMS脱除过程中的主要产物.     

电催化氧化阳极制备及其降酚特性

以自制Ti基SnO2/Sb2O3/IrO2镀层形稳电极(Dimensionless Stable Anode)为阳极,采用电催化氧化法处理模拟含酚废水.通过涂层分析和电化学性能测试表征了自制电极特性,考察了电解质类型和浓度、电流密度、苯酚初始浓度及体系初始pH值等因素对苯酚氧化过程的影响,并探讨其降解动力学规律.结果表明,自制电极是以SnO2为基础的纳米级固熔体氧化物电极且具有较好的表面结构,运行稳定性较好.苯酚的降解主要依赖于以NaCl为电解质时产生的氯系活性物质的间接氧化作用.随着电解质浓度及电流密度的增加,苯酚降解速率随之增大;而苯酚的初始浓度越大,降解速率越慢.体系初始pH对过程影响不明显.苯酚的降解过程符合一级反应动力学。     

聚苯胺修饰的辣根过氧化物酶电极的研究

采用电化学聚合法制备聚苯胺膜 ,并通过静电吸附固定辣根过氧化物酶 ,形成聚苯胺修饰的辣根过氧化物酶电极 .聚苯胺在电极与酶分子之间传递电荷 ,因此 ,在没有额外的电子媒介体的条件下 ,这种酶电极对H2 O2 的电流响应高达 2 5 μA ,响应时间小于 15s .酶电极与流动注射分析相结合构成实验系统 ,可以测量 0 1mmol·l-1H2 O2 ,表观米氏常数为Km=9 5 1mmol·l-1.     

碱性条件下日光/FeEDTA/H2O2降解2,4-二氯苯酚的研究

采用日光/FeEDTA/H2O2体系降解2,4-二氯苯酚废水,探讨了pH值,H2O2,FeEDTA以及2,4-二氯苯酚初始浓度对2,4-二氯苯酚去除率以及CODCr去除率的影响,发现该体系可在较宽的pH范围(pH=2-11)降解2,4-二氯苯酚.碱性条件下(pH=9)对250mg·l-1的2,4-二氯苯酚废水,最佳处理条件为:[H2O2]=30mmol·l-1,[FeEDTA]=0.5mmol·l-1,此条件下,反应2h后,2,4-二氯苯酚的去除率高达99%,CODCr去除率达91%.另外,通过对传统Fenton,FeEDTA,草酸铁以及柠檬酸铁四种Fenton体系的对比研究,发现FeEDTA体系在碱性条件下处理2,4-二氯苯酚废水具有明显的优势.     

H2O超声过程中H2O2生成动力学

采用50kHz超声清洗槽式声化学反应器,以纯水为空化液体,研究了超声过程中H2O2生成动力学．分别探讨了空化气体种类(Ar,O2)及组成与流量、空化液体体积与反应器形状对H2O2生成速率及产率的影响．结果表明,超声过程中H2O2的生成可采用零级反应动力学方程来进行描述．在此频率下和考察范围内,采用Ar作为空化气体比O2更有利于H2O2的生成．当混合气体组成为Ar:O2=70：30(V/V)时,H2O2的生成速率最快．随着空化气体流量的增加,H2O2产率增加,随后降低．增加空化液体的体积,H2O2的生成速率降低．与锥形瓶相比,圆底烧瓶中H2O2的产率明显降低．     

响应面法优化O_3/H_2O_2/UV工艺降解1,2,4-三氯苯

研究了O3/H2O2/UV臭氧光催化工艺对水中TCB的降解效果,考察了TCB初始浓度、O3转化率、H2O2投加量及pH值对TCB降解效果的影响及其动力学分析,并通过响应面分析法对实验条件进行了优化组合.结果表明,O3/H2O2/UV对TCB的降解均遵循准一级反应动力学,其中条件优化组合后的反应动力学方程为y=0.0219x-0.0127,准一级反应速率常数为0.0219 min-1,所得线性相关系数为0.983.响应面分析结果表明,在TCB初始浓度0.3 mg.L-1、pH=10.1、H2O2投加量0.33 mmol.L-1、O3转化率99.75%的最优工艺组合条件下,TCB的3次平均去除率为94.2%,与预测值95.0%吻合度较高.     

铂修饰电极催化氧化苯酚的热力学研究

研究苯酚在铂修饰玻碳电极上的电化学氧化.考察了温度、pH值和苯酚浓度对苯酚电化学氧化的影响.结果表明,随着温度的升高,苯酚的氧化峰电位逐渐减小,氧化峰电流逐渐增大;随着pH值的增大,氧化峰电位逐渐减小,峰电流开始逐渐减小,在pH7.5时突然增大,然后又减小;随着苯酚浓度的增大,苯酚的氧化峰电位逐渐减小,峰电流增大.苯酚在铂修饰电极上的电化学氧化反应活化能为14.6 kJ·mol-1.     

冰晶中双氧水的UV光解

本文采用253.7 nm的紫外灯光解冰晶中的双氧水,研究其光解率随光照时间和温度的变化.以及Cl~-,SO_4~(2-)和CO_3~(2-)对其降解的影响,结果表明,相同条件下三种离子对其影响大小依次为:Cl~->SO_4~(2-)>CO_3~(2-).对比冰晶和水溶液中双氧水的光解,冰晶中双氧水的光解速率低于水溶液中双氧水的光解速率.紫外-可见光谱(UV-vis)分析其光解产物,没有发现新的物质生成.由此可以认为,冰晶中双氧水主要在冰晶笼子中进行反应,少部分在类似液体层(QLL)中降解.     

磁赤铁矿/多羧基有机酸体系中五氯酚的异相光化学降解

自然界广泛存在的铁氧化物与多羧基有机酸在光照条件下能够由内源自身生成活性物过氧化氢,构成异相类Fenton体系降解污染物.在实验室构建了由磁赤铁矿和多羧基有机酸组成的光化学体系,研究了五氯酚在此体系中的降解和脱氯.结果表明,五氯酚在此异相光化学体系中的降解效率受波长范围、有机酸种类和氧气的显著影响.在UV-A波长范围,五氯酚具有较高的光降解效率.草酸能够显著促进五氯酚在磁赤铁矿中的异相光降解,但柠檬酸不具有此作用.氧气是体系中生成各种含氧活性物的必要条件.五氯酚在此体系中的降解遵循一级反应动力学.最佳实验条件下,五氯酚1 h的降解率可达80%以上,脱氯率可达35%以上.对体系主要活性物过氧化氧的定量研究较好的解释了体系在各种条件下的活性差异.     

腐植酸臭氧氧化和过氧化氢催化氧化处理特性比较

以TOC和UV254为指标,比较了不同条件下腐植酸的臭氧氧化和过氧化氢催化氧化效果,运用HPLC和热裂解-GC-MS分析考察了氧化前后有机物分子量分布和官能团构造的变化情况．研究结果表明：过氧化氢和臭氧单独作为氧化剂对水中TOC基本上没有去除作用,但均能导致水中UV254浓度的降低;在几种催化剂的作用下,过氧化氢对TOC和UV254的去除效果明显提高,其中以O3作为催化剂的效果最好,Fe^2＋次之,而Mn^2＋和Cu^2＋的催化效果较差;过氧化氢催化氧化和臭氧化均导致有机物分子量分布向小分子的方向转移,氧化后水中以羧酸、醇、胺、酯、醚、烷烃为代表的含氧基团和饱和构造基团明显增多;过氧化氢催化氧化和臭氧氧化均有助于改善混凝处理和活性炭吸附处理的效果．关键词腐植酸,臭氧,过氧化氢,催化氧化．     

Evaluation of the technoeconomic feasibility of electrochemical hydrogen peroxide production for decentralized water treatment

• Gas diffusion electrode (GDE) is a suitable setup for practical water treatment. • Electrochemical H₂O₂ production is an economically competitive technology. • High current efficiency of H₂O₂ production was obtained with GDE at 5–400 mA/cm². • GDE maintained high stability for H₂O₂ production for ~1000 h. • Electro-generation of H₂O₂ enhances ibuprofen removal in an E-peroxone process. This study evaluated the feasibility of electrochemical hydrogen peroxide (H₂O₂) production with gas diffusion electrode (GDE) for decentralized water treatment. Carbon black-polytetrafluoroethylene GDEs were prepared and tested in a continuous flow electrochemical cell for H₂O₂ production from oxygen reduction. Results showed that because of the effective oxygen transfer in GDEs, the electrode maintained high apparent current efficiencies (ACEs,>80%) for H₂O₂ production over a wide current density range of 5–400 mA/cm², and H₂O₂ production rates as high as ~202 mg/h/cm² could be obtained. Long-term stability test showed that the GDE maintained high ACEs (>85%) and low energy consumption (<10 kWh/kg H₂O₂) for H₂O₂ production for 42 d (~1000 h). However, the ACEs then decreased to ~70% in the following 4 days because water flooding of GDE pores considerably impeded oxygen transport at the late stage of the trial. Based on an electrode lifetime of 46 days, the overall cost for H₂O₂ production was estimated to be ~0.88 $/kg H₂O₂, including an electricity cost of 0.61 $/kg and an electrode capital cost of 0.27 $/kg. With a 9 cm² GDE and 40 mA/cm² current density, ~2–4 mg/L of H₂O₂ could be produced on site for the electro-peroxone treatment of a 1.2 m³/d groundwater flow, which considerably enhanced ibuprofen abatement compared with ozonation alone (~43%–59% vs. 7%). These findings suggest that electrochemical H₂O₂ production with GDEs holds great promise for the development of compact treatment technologies for decentralized water treatment at a household and community level.     

不同形态磷对黑藻生长和生理特性的影响

研究了Hoagkand培养液中分别以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源时黑藻的生长及生理活性变化.获得了不同形态磷培养黑藻的干重、根系生长以及叶绿素含量、光合、呼吸、磷含量等指标.研究结果表明,磷酸二氢钾对黑藻的生长及生理活性影响最显著,是黑藻吸收的最佳磷形态;有机磷不利于根系生长,叶绿素a/b较高;六偏磷酸钠和焦磷酸钠促进根系早发,光合生产力低于磷酸二氢钾,叶绿素a/b高于磷酸二氢钾试验组.ATP-Na试验组黑藻呼吸率最高,甘油磷酸钠试验组黑藻光合生产力最高.各实验组黑藻磷含量均增加,黑藻对各形态磷均能吸收利用.图5表4参24     

铝胁迫下不同耐铝小麦品种活性氧代谢差异及与小麦耐铝性的关系

逆境条件下植物体内产生并累积活性氧从而破坏植物组织结构与功能,同时植物也可以通过改变活性氧代谢相关酶活性清除活性氧而减轻活性氧伤害以适应环境胁迫。为研究铝胁迫下不同耐铝小麦品种(Triticum aestivum L.)在活性氧代谢上的差异及与小麦耐铝性的关系,本试验选用小麦品种ET8(耐铝型)、ES8(铝敏感型)为试验材料研究了不同耐铝小麦品种活性氧代谢变化上的差异。结果表明,50μmol·L-1铝处理24h,ET8和ES8活性氧含量显著升高,O2·ˉ产生速率增幅分别为10.5%和20.4%,H2O2含量增幅分别为3.3%和7.6%。ET8和ES8超氧化物歧化酶(SOD)活性增幅分别为11.9%和41.6%,过氧化物酶(POD)活性增幅为51.8%和77.8%,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增幅为54.4%和29.1%,过氧化氢酶(CAT)活性增幅为32.9%和38.4%,谷胱甘肽还原酶(GR)活性增幅为83.1%和85.5%。虽然抗氧化酶活性增加后会清除一部分活性氧,但活性氧的累积仍然造成了膜脂的过氧化,ET8和ES8丙二醛(MDA)含量分别增加18.2%和50.0%,质膜透性也随着MDA含量的升高而增加,增幅分别为1.25倍和1.36倍。综上所述,不同耐铝品种间活性氧代谢的差异是小麦品种耐铝性差异显著的原因之一。     

UV-B增强对番茄的伤害及H2O2的防护作用

UV-B辐射使番茄叶片的叶绿素a,叶绿素b及总叶绿素含量先升高后降低,同样使叶片的抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先升高随后降低,而使超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,膜脂过氧化产物MDA的含量增加;中等剂量(5mmol*l-1)的H2O2预处理能提高叶绿素b的含量,明显提高抗氧化酶的活性,并延缓CAT活性的降低,抑制膜质过氧化产物MDA的产生.中等浓度H2O2预处理能提高番茄对UV-B增强的抗性.     

不同生存环境和磷酸盐对4株溶磷菌溶磷能力的影响

利用液体培养法研究了不同NaCl浓度、碳源、氮源、溶解氧及磷酸盐对分离自小麦(Triticum aestivum)、苜蓿(Medicago sativa)根际的4株优良溶磷细菌(Lx81、Jm92、Dm84、Lx191)溶磷能力的影响.结果表明:(1)4株溶磷菌均为高耐盐菌株,其中Jm92和Din84维持较高溶磷量的NaCl浓度最高阈值分别为4%和8%,Lx81、Lx191在NaCl浓度超过5%时溶磷活性受到抑制.(2)Lx81的最佳碳源是葡萄糖,其次为蔗糖;另外3株菌在葡萄糖和蔗糖为碳源时,均有较高的溶磷能力;4株菌都几乎不能利用淀粉.(3)Lx81和Jm92在以(NH_4)_2SO_4和NH_4 NO_3为氮源时溶磷活性均较高,(NH_4)_2SO_4 是Lx191的最佳氮源,而NH~+-N存在会导致Dm84溶磷活性降低.(4)供试4株菌均不是专性厌氧菌,但不同菌株对氧的需求量不同.(5)4株溶磷菌对Ca_3-P和Ca_8-P有较大的溶解效率,但它们几乎都不能溶解Ca_(10)-P.图3表4参14     

城市污泥中铜锌的化学形态及其去除

利用连续提取法研究了城市污泥中铜和锌的化学形态,结果表明:污泥中铜和锌都以稳定性较好的硫化物及有机结合物、残渣态形式存在,生物毒性较小,通过适当处理后可以安全加以利用;在此基础上,研究了利用乙酸和双氧水去除污泥中铜和锌的适宜工艺条件,结果表明:在室温条件下,在pH值为4的环境中,利用添加H_2O_2的浓度为2mol/L的乙酸溶液,反应时间为4h,就可以将污泥中超过95%以上的铜和锌淋滤去除。     

二氧化氯处理医院污水的研究

本文采用的二氧化氯消毒剂,经过鉴定,完全符合国家规定的《消毒剂规范》要求。