利用紫外光降解多氯联苯(PCBs)的研究进展

本文综述了PCBs在各种溶剂中的紫外光化学反应特性和降解途径 :PCB的光化学反应以氢取代氯的脱氯反应为主 ,除此之外 ,在水或醇等极性溶液中 ,还存在羟基化反应 ;PCB的光化学反应活性与其氯原子的数量和取代位置有关。文章最后还简述了光降解在治理受PCB污染土壤方面的应用     

施加不同电压对河涌底泥中多氯联苯厌氧还原脱氯的影响

以广东省清远市龙塘镇电子垃圾拆解场附近受多氯联苯污染的河涌底泥为研究对象,构建基于-0.1、-0.3、-0.5和-0.7 V(相对于饱和甘汞电极)恒定电压的生物电化学系统,考察了闭路和开路条件下河涌底泥中PCB 61的降解率及其产物,并分析了微生物群落结构的变化。结果表明,在-0.7 V电位刺激下微生物还原降解PCB 61的效率最高,24周后,PCB 61的降解率达到了59.05%,高于开路条件的32.22%,在考察的电极电位范围内,电极电位值越小,PCB 61的还原脱氯速率越高。高通量测序结果表明:底泥微生物的结构组成随实验条件的变化表现出显著差异;施加电压刺激可提升电化学活性菌(Geobacter和Ignavibacterium)菌群丰度,进而强化脱氯效能;而Methanosarcina和Methanosaeta这2种菌在闭路条件下是显著优势菌,这2类菌的相互作用有可能对PCB 61还原脱氯有重要影响。     

紫外光与超声波耦合对氯酚水溶液的降解研究

选择超声波(US)、紫外光(UV)、紫外光与超声波耦合(UV/US)3种方式对不同位置取代基的单氯酚和不同数目取代基的氯酚进行降解研究。结果表明,UV、US、UV/US对取代基位置不同的单氯酚的降解率大小均为3-氯酚4-氯酚2-氯酚;UV、UV/US对不同取代基数量的氯酚的降解率大小为2-氯酚2,4-二氯酚2,4,6-三氯酚,US单独作用下的降解率大小为2,4,6-三氯酚2,4-二氯酚2-氯酚;UV与US的耦合呈现出较优的协同效应,且耦合降解均以US的降解作用占主导;UV、US、UV/US对氯酚的降解均符合表观一级反应动力学。     

一氯苯在钒钛催化剂表面亲核取代反应的DFT计算

采用DFT计算方法对一氯苯在V2O5(001)和脱钛矿表面氧上的亲核取代反应的机理进行了分析。对不同DFT泛函在氯代芳香烃-过渡金属氧化物体系计算中的准确性进行了验证,发现采用B3LYP泛函得到的过渡态相对能量与标准值的偏差为9.63kJ/mol,产物相对能量的偏差为8.79kJ/mol,可以用于反应路径的推断。对亲核取代反应的机理进行了分析:首先苯环上与氯原子连接的碳原子受到表面氧的攻击,氯原子被驱离环平面;然后C—O健开始形成,同时C—Cl健断裂;最后苯酚盐结构形成,而驱离的氯原子与提供一个空轨道的过渡金属原子连接。与V2O5(001)表面及脱钛矿(100)和(101)表面相比,脱钛矿(001)表面的桥位氧是亲核取代最有可能发生的位置,吸附能为193.77kJ/mol,吸附能垒为135.33kJ/mol。     

紫外-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独紫外线灭活、单独氯灭活以及紫外线-氯顺序灭活的灭菌效果,同时对单独消毒剂灭活进行了动力学研究,确定了其动力学参数。结果表明:单独紫外线灭活时,在相同紫外剂量(I·t)下,高紫外强度(I)下真菌的灭活效果优于低紫外强度的灭活效果;紫外线灭活符合一级光化学反应,其速率常数k为0.044~0.077 cm2·(m W·s)~(-1)。单独氯灭活时,氯浓度2.0 mg·L~(-1),作用30 min,真菌灭活率达到95%;氯衰减符合一级衰减模型,即氯灭活真菌符合一级动力学反应,其速率常数k为0.056~0.081 L·(mg·s)~(-1)。紫外线-氯顺序灭活时,高紫外剂量-低加氯量可以达到低紫外剂量-高加氯量的灭活效果;真菌完全灭活时,紫外剂量从5 m J·cm~(-2)增加到30 m J·cm~(-2),加氯量可降低1~2 mg·L~(-1),减少了消毒副产物的生成量,降低了生态环境风险;紫外线与氯顺序灭活具有协同效应。     

零价铁对土壤中2-氯硝基苯的还原作用

在常温常压下利用零价铁(Fe0)还原土壤中的2-氯硝基苯(o-CNB),研究反应条件对还原率的影响以及反应产物在不同反应阶段的变化.GC-MS检测结果显示,o-CNB在还原过程中先生成2-氯亚硝基苯,最终生成2-氯苯胺.反应时间、Fe0用量、温度和土壤初始pH值等均会对o-CNB的还原率产生影响,其中土壤初始pH值控制在偏酸性、土壤温度较高时能显著提高其还原率.当o-CNB的初始浓度约为2.5×10-6 mol/g,Fe0加入量是25 mg/g时,经过4 h反应,o-CNB的还原率可达99%以上.此外,还初步探讨了Fe0还原o-CNB的反应机理.     

PCBs污染土壤的CaO诱导低温热处理脱氯研究

研究了低温热处理脱氯技术对废弃电容器封存点附近污染土壤中多氯联苯脱氯的效果,考察反应温度、反应时间及CaO添加比例对PCBs去除率、脱氯率的影响以及反应前后土壤中污染物的组分变化。实验土样中PCBs浓度为107.7 mg/g,属于罕见高浓度PCBs污染土壤。当反应温度为400℃、停留时间4h、CaO添加比例为10%,PCBs的去除率为87.7%,脱氯率为85.3%。土壤样品中五氯联苯和四氯联苯反应后含量降低或未检出,部分反应后样品检出一氯联苯和联苯,说明在CaO诱导PCBs低温热处理脱氯反应中存在逐步脱氯/加氢反应途径。     

纳米零价铁的制备及其去除水中对氯硝基苯的研究

通过FeSO4与KBH4反应,利用液相还原法制备纳米零价铁颗粒(NZVI),用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。在常温常压下利用纳米铁还原废水中的对氯硝基苯(p-CNB),探讨了反应条件对还原率的影响。结果表明,制备过程中碱性物质(NaOH)的添加可以明显减小颗粒粒径,增大比表面积,提高纳米铁还原反应的效率。NZVI对于对氯硝基苯有很好的去除效果,NZVI用量、p-CNB初始浓度和pH值均对其去除效率产生影响。在纳米铁投加量为1 g/L,pH=2的条件下,添加NaOH的纳米铁能在120 min内将质量浓度为50 mg/L的对氯硝基苯基本完全降解,降解率为98.8%。此外,还对NZVI还原对氯硝基苯的机理进行了初步探讨。     

温度对生物活性炭降解卤乙酸的影响

卤乙酸(HAAs)是饮用水中常见的氯和氯胺消毒副产物,具有较高的亲水性与致癌性,为了保证水质与人体健康,各国均对其制定了相关规定。考察了生物活性碳(BAC)对9种HAA的去除性能,并探讨HAA生物降解效果随温度的变化情况与生物反应的去除机理,反应动力学与热力学。结果显示,BAC可有效去除水体中的一卤代与二卤代乙酸,难以去除三卤代乙酸。BAC的生物降解性能明显可分为2个部分:低温(5~15℃)基本不发生生物降解;高温(25~35℃)生物降解性能显著。在不同温度下,HAA的生物降解均符合一级反应动力学,反应速率常数为0.01~0.40 min-1;BAC降解HAA的过程不是逐级氢取代卤而是同时脱去所有卤素的反应,卤代乙酸生物反应的活化能为63.5~89.2 kJ/mol。     

印刷线路板废弃物的热解与动力学实验研究

分别应用管式炉反应器和热重分析手段对印刷线路板废弃物的热解行为和热解动力学进行了实验研究.在管式炉中,研究不同的热解温度:700～950℃,对产物分布和气体成分分布的影响.实验结果表明:PCB热解气体的主要成分是H2和CO2,气体的热值较低,仅为2.09～5.41 MJ/m3,PCB不适合以气体产物为目标的能源利用方式.应用Friedman方法对PCB的热解动力学进行了研究,求得PCB的热解动力学参数分别是:表观活化能190.92 kJ/mol,反应级数5.97,指前因子lnA47.14 min-1.     

用真菌分解含氯有机物

澳大利亚墨尔本La Trobe大学的魏德教授研究小组准备在市场上推出一种工业上可行的安全降解含氯有机物(如PCB、DDT、林丹、艾氏剂)技术,这些有机氯化合物是含氯的芳香族化合物,其分子中含有类似苯环的环状结构。目前完全处置这些含氯有机物的方法,大多采用高温(1200℃)焚烧技术。如果温度偏低,则有机物仅能部分分解,产生与原来一样有害的中间体。     

二氧化钛脱除高温烟气中的氯化氢

HCl是城市垃圾焚烧产生的主要气体污染物之一。将一种新型脱氯剂TiO2引入到垃圾焚烧系统中,并与其他脱氯剂的性能进行比较。研究了不同脱氯剂使用量、不同反应温度和不同HCl气体浓度对TiO2、CaO和CaTiO3脱氯效果的影响。结果显示,TiO2能在高温(800~1 000℃)、高HCl浓度(1 303.6~1 629.5 mg/m3)下获得较好的脱氯效果。与传统的脱氯剂CaO相比,TiO2更适合于高温烟气脱氯,其在1 000℃时的氯容(36.3 mg HCl/g TiO2)几乎是相同情况下的CaO氯容(9.3 mg HCl/g CaO)的4倍。而CaTiO3的脱氯效果不但受到自身分解效率的影响,还受到TiO2和CaO脱氯效果的影响,其脱氯效果较差。     

印刷线路板废弃物的热解与动力学实验研究

分别应用管式炉反应器和热重分析手段对印刷线路板废弃物的热解行为和热解动力学进行了实验研究。在管式炉中，研究不同的热解温度：700～950℃，对产物分布和气体成分分布的影响。实验结果表明：PCB热解气体的主要成分是H2和CO2，气体的热值较低，仅为2．09～5．41MJ/m^3，PCB不适合以气体产物为目标的能源利用方式。应用Friedman方法对PCB的热解动力学进行了研究，求得PCB的热解动力学参数分别是：表观活化能190．92kJ/mol，反应级数5．97，指前因子lnA47．14min^-1。     

微波辅助光催化降解氯酚类污染物的研究

研究了溶液中4-氯酚(4CP)、2-氯酚(2CP)、4-氯-3-甲基酚(4C3MP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)的微波辅助光催化降解(MW/PCO).结果表明,6种氯酚(CPs)光降解速率与分子中Cl原子取代的数目、位置等分子结构性质有关,单氯酚比多取代氯酚易光解.MW/PCO降解4CP的主要中间产物为苯酚、氯苯、对苯醌、对苯二酚等,降解PCP的主要中间产物为2,3,5,6-四氯对苯醌、2,3,4,6-四氯对苯二酚、四氯酚.CPs降解的机制是紫外光降解和羟基自由基 (·OH)亲电子加成脱氯过程.     

ZSM-5分子筛负载Pt、Pd催化剂上甲烷选择还原一氧化氮反应性能研究

研究了ZSM-5分子筛负载Pt、Pd催化剂对CH_4还原NO催化反应的性能.实验表明,Pt催化剂在300～500℃温度下,显示出较高的反应活性和N_2选择性,Pd和Pt-Pd催化剂在400～500℃温度下具有较好的反应性能.其活性和选择性大小次序为:Pt>Pt—Pd>Pd.用铂氨络离子制备的催化剂反应性能优于用氯铂酸制备的催化剂.     

Ni/Fe双金属降解四氯化碳和四氯乙烯的对比试验

以四氯化碳(CT)和四氯乙烯(PCE)为目标污染物,以批试验方法研究Ni/Fe双金属对CT和PCE的还原性脱氯.结果表明:Ni/Fe双金属可有效去除水中的CT和PCE;Ni/Fe双金属对CT和PCE的降解反应均符合准一级反应动力学方程;在相似的反应条件下,Ni/Fe双金属对CT和PCE脱氯的反应速率常数(kobs)之比为1.48和1.67,说明Ni/Fe双金属对CT的脱氯速率要快于对PCE的脱氯速率;Ni/Fe双金属可对PCE完全脱氯,但对CT脱氯过程中产生少量三氯甲烷(TCM).     

钯/铝双金属体系对3-氯酚的脱氯降解

研究了钯/铝双金属体系对水相中3-氯酚的催化脱氯降解效果,通过置换沉积制备了钯/铝双金属颗粒,考察了该双金属颗粒的稳定性以及溶液pH和钯负载量对脱氯效果的影响。结果表明,pH在4.0以下的酸性条件,钯负载量在1.43%时,可实现水相中3-氯酚的有效脱氯,反应30 min后0.389 mmol/L的3-氯酚转化率可达99%以上,产物主要为苯酚,而钯/铝颗粒在重复测试中能保持较好的稳定性,这与铝基材表面自发形成的氧化膜有关。钯/铝材料表征的结果表明,钯颗粒高度分散在铝基材表面,并极大地提高了铝基材的表面积,从而有助于后续的脱氯反应。     

高频超声辐照降解水中4-氯酚的研究

本文着重探讨了高频超声波 (1.7MHz)降解 4 氯酚的反应过程和反应机理 ,研究了高频超声波降解 4 氯酚的效果 ,并讨论了 4 氯酚初始浓度等因素对降解效果的影响。高频超声波降解 4 氯酚为一级反应 ,超声波空化效应在降解过程中起主导作用     

Pd/Fe催化脱氯水中PCE的动力学研究

以GC-MS为分析方法，采用Pd／Fe双金属对水溶液中四氯乙烯（PCE）进行了催化还原脱氯处理，考察了PCE初始浓度、钯含量、Pd／Fe用量和溶液初始pH值等各因素对脱氯效果影响及还原动力学规律。结果表明，Pd／Fe双金属对PCE有较好的还原脱氯效率，反应遵循准一级反应动力学规律，以反应物PCE浓度为参照的反应速率常数K变化范围为0．019min^-1～0．16min^-1，对应的PCE半衰期从6min到36min，揭示反应有可能是在过量的Pd／Fe双金属表面进行。当PCE溶液初始浓度为1mmol／L，投加1．2g钯含量为0．03％的Pd／Fe双金属，在25℃下反应60min，PCE的脱氯率达到95％以上。增大钯含量和Pd／Fe用量可有效提高脱氯率，在初始pH值为弱酸性条件下有利于还原脱氯反应进行。     

一株木材腐朽菌及其粗酶液对七氯的降解

Phlebia acanthocystis TMIC34875是一株具有七氯降解能力的木材腐朽菌。为利用微生物技术去除环境中的七氯残留提供理论依据,研究了该菌株及其粗酶液对七氯的降解性能及其动力学特性。结果表明,菌株在七氯的初始浓度为50μmol/L时具有最大降解速率,为0.3031μmol/（L·h）;而菌体接种量为15%时,降解速率达到最高,为0.2045μmol/（L·h）。降解酶定位研究表明,七氯的降解主要是胞内酶在起作用。七氯胞内酶降解的酶促反应最适温度是35℃,在30-40℃之间有较高的催化活性;最适pH值为5.0,在pH 4.5-6.0之间有较高的催化活性,最适条件下反应1 h后七氯的降解率为65%。胞内粗酶液降解七氯的米氏常数K m为5.42μmol/L,最大反应速率V max为4.55μmol/min。胞内酶处理体系的GC/MS图谱显示,主要降解产物为1-羟基六氯、1-羟基-2,3-环氧六氯和环氧七氯,表明胞内酶对七氯的初始代谢机理同菌株相似,均是通过环氧化和置换反应来完成的。