VUV/TiO_2/O_3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛(TiO2)薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线(VUV)的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法(VUV/TiO2/O3)对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO2/O3是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO2/O3的表观一级反应速率常数比UV/TiO2/O3和VUV/O3分别高102.8%和30.8%,去离子水中50 μg/L的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO2/O3对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 mg/L时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4%;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/L的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,VUV/TiO2/O3对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO2/O3能快速有效地去除地表水(含碳酸盐和天然有机物)中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/L的硝基苯去除率达到96%,UV254降低了80%.     

UV/H2O2氧化降解克拉霉素的反应动力学及影响因素

克拉霉素用量大、检出频率高、生态风险大,已被欧盟列为优先监测污染物.针对传统污水处理厂难以完全去除克拉霉素的问题,主要研究了UV/H_2O_2降解克拉霉素的效果和反应动力学,探讨了pH、天然有机质(NOM)和水中共存阴、阳离子对UV/H_2O_2降解克拉霉素的影响.结果表明:单一UV对克拉霉素的光降解符合准一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.0016 min~(-1).UV/H_2O_2对克拉霉素的降解符合准一级反应动力学模型,且克拉霉素的降解速率随H_2O_2浓度的增大而增大,在H_2O_2浓度为40 mmol·L~(-1)时,克拉霉素降解的反应速率常数为0.0284min~(-1).克拉霉素与·OH的二级反应速率常数为(2.36±0.20)×10~(10)L·mol~(-1)·s~(-1).碱性条件有利于克拉霉素的降解;NOM(2~10 mg·L~(-1))会抑制克拉霉素的降解,且随NOM浓度增大而增大;共存阴离子CO_3~(2-)对克拉霉素降解无影响,HCO_3~-、NO_3~-、Cl~-会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为NO_3~-HCO_3~-Cl~-;共存阳离子Ca~(2+)、Mg2+、Cu~(2+)、Fe~(3+)会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Mg2+Ca~(2+).     

中压紫外对碘酸根的降解及后续氯胺化I-THM生成特性

以碘酸根为研究对象,研究中压紫外对碘酸根的降解速率,天然有机物及共存碘离子对其降解速率影响,在此基础上,采用氯胺消毒方式,考察溶液pH、氯胺投加量及溴离子浓度对碘代消毒副产物的生成影响.研究发现,饮用水中压紫外消毒工艺对碘酸根具有明显降解作用,其光反应产物为碘离子.降解过程符合拟一级反应动力学方程,中压紫外光强为8.5mW/cm~2时,其拟一级反应速率常数为(0.403±0.059)×10~(-3)s~(-1).水中天然有机物(NOM)可促进紫外光对碘酸根的降解,而初始碘离子浓度会抑制碘酸根降解.含碘酸盐原水经中压紫外光照射后,后续氯胺消毒工艺将大量产生碘代三卤甲烷(I-THMs).因此在采用中压紫外/氯胺联合消毒的净水工艺中,碘酸根转化后形成碘代消毒副产物的风险应当引起关注.     

VUV/TiO2/O3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛（TiO₂）薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线（VUV）的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法（VUV/TiO₂/O₃）对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO₂/O₃是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO₂/O₃的表观一级反应速率常数比UV/TiO₂/O₃和VUV/O₃分别高102.8%和30.8％,去离子水中50 μg/Ｌ的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO₂/O₃对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 　mg/Ｌ时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4％;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/Ｌ的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/Ｌ和3.2 　mg/Ｌ时,VUV/TiO₂/O₃对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO₂/O₃能快速有效地去除地表水（含碳酸盐和天然有机物）中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/Ｌ的硝基苯去除率达到96%,UV₂₅₄降低了80％.     

UV/H2O2降解水中对乙酰氨基酚的动力学及反应途径

利用UV/H_2O_2间歇式光氧化反应器,考察该工艺降解水溶液中对乙酰氨基酚反应动力学和影响因素.结果表明,UV/H_2O_2可有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合拟一级反应动力学模型(R~2=0.990).通过考察影响反应的因素,如H_2O_2投量、紫外功率、pH值、共存阴离子(HCO_3~-、NO_3~-)浓度,研究结果表明,对乙酰氨基酚的反应速率常数随H_2O_2投量增大而增高,随着UV功率增强而增大;共存阴离子浓度的增加在一定程度上会降低反应速率常数;中性条件是降解体系的最适宜环境,此时的反应速率常数达到最大值.通过气象色谱/质谱(GC/MS)对中间产物的分析推测对乙酰氨基酚降解过程中首先形成了苯酚类物质进而被氧化生成易降解的物质.UV/H_2O_2对对乙酰氨基酚的矿化效果非常显著,在pH 7.0,紫外功率15 W,对乙酰氨基酚浓度42.0 mg·L~(-1),H_2O_2投加量为250.0 mg·L~(-1)时,总有机碳(TOC)去除率达到39%.     

UV/SPS降解水中三氯生的效能及动力学

采用短波紫外光激活过硫酸钠(UV/SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了紫外光波长、紫外光强、过硫酸钠(SPS)投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCS去除的影响,计算了自由基(·OH、SO_4~(·-))与TCS的二级反应速率常数及其对TCS去除的贡献值,鉴定了反应中主导自由基,对比了UV254/SPS和UV254/H_2O_2对天然水体中TCS的去除效果,GC/MS分析了TCS降解的中间产物及可能的降解路径.结果表明UV/SPS能有效去除TCS,紫外光波长为254nm,光强为11.5μW·cm-2,SPS浓度为1 mmol·L~(-1)时,100s后初始浓度为275μg·L~(-1)的TCS去除率可达98.15%,TCS降解过程符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.039 2 s~(-1).实验范围内TCS去除的速率常数随紫外光强(I)和SPS投加量的增加而增大,波长对TCS去除影响不显著,中性条件不利于TCS降解,HA对TCS去除具有抑制作用.·OH和SO_4~(·-)与TCS反应速率常数分别为7.62×109L·mol~(-1)·s~(-1)、9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1),UV254/SPS中主导自由基为SO_4~(·-),其对TCS去除贡献率为97.63%.UV254/SPS工艺更能有效地去除TCS,其拟一级动力学常数K值是UV254/H_2O_2工艺的4.13倍.TCS降解过程中主要生成了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、苯酚等中间产物.     

紫外激活过硫酸盐降解莠灭净的动力学研究

采用紫外（UV）激活过硫酸盐（PS）氧化降解水中莠灭净（AMT）.比较了单独UV和UV/PS两种工艺的降解效果和经济性,并考察了底物初始浓度、PS投加量以及反应初始pH值3个因素对UV/PS去除AMT动力学的影响.同时采用间接法对反应中生成的主要自由基进行了鉴定.结果表明：UV/PS比单独UV系统降解AMT更经济有效.AMT降解过程符合准一级动力学模型（R²≥0.95）,随着底物浓度的增加,准一级反应速率常数kobs逐渐减小;kobs随PS投加量的增加逐渐增大;控制pH为5~10时,kobs逐渐减小,pH值为5时,kobs达到最大值,为0.0540min-1;pH为7时反应中主要生成的自由基为·SO₄^-.     

全氟辛烷磺酸的紫外光降解及降解机理

为优化全氟辛烷磺酸(PFOS)的紫外光降解条件及探明其降解机理,研究了PFOS在暗反应(Dark)、暗反应/碘化钾体系(Dark/KI)、紫外(UV)、紫外/碘化钾体系(UV/KI)、真空紫外(VUV)及真空紫外/碘化钾体系(VUV/KI)6种反应条件下的降解效果;在VUV/KI体系下,以单因素分析法研究了PFOS初始浓度、pH、KI添加量对PFOS降解效果的影响;通过中间产物分析提出PFOS在紫外光下的降解机理与路径. 结果表明:①在Dark、Dark/KI体系下,PFOS均不会降解;在UV、UV/KI、VUV体系下,PFOS降解率均低于30%;在VUV/KI体系下,初始浓度为200 μg/L、KI添加量为2 mmol/L,PFOS的8 h降解率可达70%. ②降低PFOS的初始浓度、提高pH、增加KI添加量均有助于PFOS的降解. ③轨道阱液质联用仪共鉴定出全氟辛酸(PFOA)、全氟丁酸(PFBA)、五氟乙烷磺酸(PFEtS)、五氟丙酸甲酯(MPFA)、三氟乙酸甲酯(MTFA)和三氟乙酸(TFA)等6种中间产物,PFOS的降解过程包括脱磺酸基团以及脱碳碳键反应. 研究显示,水合电子是PFOS紫外光降解过程中的主要活性因子,VUV/KI反应体系可有效去除PFOS,降解路径及降解机理的分析可为其他全氟化合物的紫外光降解提供参考.      

TiO2光催化降解PFOA的反应动力学及机制研究

全氟辛酸(PFOA)是一种新的持久性有机污染物,其处置技术是研究的热点.以UV254 nm紫外灯为光源,采用商品TiO2(P25)对PFOA进行光催化降解实验,并考察pH、TiO2用量、初始浓度、反应气氛对降解的影响.结果表明,反应符合准一级动力学方程,pH对反应有重要影响,氧气存在下能提高反应效率.在pH为3,TiO2用量为1.5 g·L-1,通入空气条件下反应7 h实现基本降解,速率常数为0.4206 h-1.投加俘获剂实验表明,空穴(h+)是主要的活性物质,其对反应速率贡献率为66.1%;羟基自由基(·OH)也参与PFOA的降解过程;投加NaF实验表明,PFOA在TiO2上吸附是反应发生的首要条件.UPLC-QTOF/MS分析表明,PFOA光催化降解逐级生成短链全氟羧酸(PFCAs).     

紫外过氧化钙联用去除水中的诺氟沙星

分析了CaO_2在紫外光(UV)催化活化下对诺氟沙星(NFX)的降解特性,考察了反应体系、CaO_2投加量、初始pH、水体基质(Cl-、NO_3~-、HCO_3~-)对降解特性的影响,通过抑制剂的加入探索了UV/CaO_2体系的作用机制。结果表明,在溶液初始pH=6,CaO_2=1 g/L的条件下,NFX在3 h内的去除率可达96.7%,但当pH升至8时,NFX的去除率降至60%。水体基质中Cl~-对NFX的降解起促进作用,HCO_3~-对NFX的降解无显著影响,NO_3~-对NFX的降解具有抑制作用; UV/CaO_2体系中,对NFX降解起主要作用的活性物质为·OH。相比较传统芬顿反应pH=3的作用条件,UV/CaO_2可在pH=6条件下反应并在近中性条件下有效去除污染物。     

紫外活化过硫酸盐降解磷酸氯喹

以抗新型冠状肺炎药物——磷酸氯喹（CQP）为研究对象,考察其在紫外活化过硫酸盐体系（UV/PS）中的降解效果.通过竞争动力学实验,确定了CQP与羟基自由基（HO·）和硫酸根自由基（SO₄^-·）的二级反应速率常数,同时考察了PS浓度、pH和常见无机阴离子对UV/PS体系中CQP降解的影响,并通过建立动力学模型预测CQP浓度和主要自由基浓度以探究其影响机制.结果表明,UV/PS体系对CQP的降解效果显著优于单一UV、单一太阳光或单一PS体系,在10 min内可降解91.3%的CQP;在pH为6.9的条件下,CQP与HO·和SO₄^-·的二级反应速率常数分别为8.9×10⁹ L·（mol·s）^-1和1.4×10¹⁰ L·（mol·s）^-1,其中SO₄^-·是主要活性物种;CQP的降解速率随PS浓度增加而增大,HCO₃^-和Cl^-的加入对UV/PS体系中CQP的去除起到抑制作用,碱性较强的条件不利于CQP的转化.经LC-MS分析,发现CQP在UV/PS体系中主要经过N-脱乙基化、C—N键断裂和抽氢等反应被逐步降解为其他有机中间产物.加大PS浓度和pH可提高其矿化率.此研究可为抗新冠肺炎医药废水的处理提供帮助.     

UV降解水溶液中吲哚美辛的动力学研究

以中压汞灯为光源,研究水环境中吲哚美辛(IDM)的紫外光降解机制.实验结果表明,IDM的光解反应符合准一级动力学规律,其降解速率常数随自身浓度的增大而减小,当IDM浓度由1 mg·L~(-1)增至12 mg·L~(-1)时,其速率常数由0.0148 min~(-1)减至0.00412 min~(-1).通过模型研究IDM的紫外光解机制时发现,其降解包括直接光解和自敏化光解,直接光解常数为0.0151 min~(-1).研究环境因子对IDM光解的影响时发现,碱性环境有利于IDM的降解,而溶解氧抑制IDM的光解,腐殖酸通过光掩蔽和自由基猝灭两个作用抑制IDM的光解,硝酸根通过接受光量子产生·OH促进IDM的降解,并通过竞争反应实验测得·OH稳态浓度为2.10×10~(-1)4mol·L~(-1),IDM与·OH的二级反应速率常数为9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1).     

溶解性有机质对罗红霉素光降解的影响研究

近年来,罗红霉素(ROX)因其用量大、检出频率高和生态风险大引起了广泛关注.本文主要研究了环境pH条件下不同的溶解性有机质(DOM),包括富里酸(PLFA)、腐殖酸(SRHA)和天然有机质(SRNOM)对罗红霉素光降解的影响及主要活性物种对其光降解的贡献.结果表明:纯水中罗红霉素可发生自敏化光降解,在pH 6～8条件下,罗红霉素光降解的一级反应速率常数为0.0033～0.0049 h~(-1).DOM促进了罗红霉素光降解,其促进效果从大到小为PLFASRNOMSRHA.DOM共存时罗红霉素光降解的反应速率常数随pH增加而增加,在pH 6时为0.0145～0.0266 h~(-1),在pH 8时为0.0273～0.0577 h~(-1).通过异丙醇淬灭实验发现,羟基自由基(·OH)对罗红霉素光降解起主要贡献,其贡献率在pH 6时为83.45%～98.70%,在pH 8时降低至76.76%～78.02%;3种DOM体系中产生的单态氧(~1O_2)的稳态浓度在(5.15～7.86)×10~(-14) mol·L~(-1)范围内;在pH 6、7和8的条件下,~1O_2与罗红霉素的二级反应速率常数分别为2.27×10~5、1.96×10~6和1.51×10~7 L·mol~(-1)·s~(-1).~1O_2对罗红霉素的光降解的贡献随pH升高而升高,在pH 6时为0.21%～0.43%,在pH 8时为4.85%～11.33%.     

UV/H_2O_2氧化处理水中去污剂

表面活性剂是一类特殊的有机污染物,在去污、洗衣、印染等废水中广泛存在.本文以某电厂实用的5种去污剂为研究对象,考察了UV/H2O2对5种去污剂的矿化能力,研究了H2O2和去污剂初始浓度、初始p H值、去污剂种类、辐照时间等因素对氧化效果的影响.结果表明,5种去污剂在254 nm处均无较强吸收,单独UV辐照对其降解效果不明显.当去污剂初始DOC浓度为50 mg·L-1,H2O2最佳投加量为1 m L·L-1,反应时间为90 min时,对5种去污剂的矿化率(即DOC去除率)在53%~87%,矿化率随去污剂种类的不同而不同.对去污剂的矿化率随着UV辐照时间的延长而增大,去除率曲线符合一级反应动力学方程.废水初始p H值对氧化效果的影响不显著,H2O2/DOC比值对氧化效果有显著影响.研究表明,UV/H2O2技术能高效矿化水中的去污剂,H2O2/DOC比值和UV辐照时间是影响氧化效率的关键因素.     

Comparison between UV and VUV photolysis for the pre- and post-treatment of coking wastewater

In this study, ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) photolysis were investigated for the pre-treatment and post-treatment of coking wastewater. First, 6-fold diluted raw coking wastewater was irradiated by UV and VUV. It was found that 15.9%–35.4% total organic carbon (TOC) was removed after 24 hr irradiation. The irradiated effluent could be degraded by the acclimated activated sludge. Even though the VUV photolysis removed more chemical oxygen demand (COD) than UV, the UV-irradiated effluent demonstrated better biodegradability. After 4 hr UV irradiation, the biological oxygen demand BOD₅/COD ratio of irradiated coking wastewater increased from 0.163 to 0.224, and its toxicity decreased to the greatest extent. Second, the biologically treated coking wastewater was irradiated by UV and VUV. Both of them were able to remove 37%–47% TOC within 8 hr irradiation. Compared to UV, VUV photolysis could significantly improve the transparency of the bio-treated effluent. VUV also reduced 7% more ammonia nitrogen (NH₄⁺–N), 17% more nitrite nitrogen (NO₂⁻–N), and 18% more total nitrogen (TN) than UV, producing 35% less nitrite nitrogen (NO₃⁻–N) as a result. In conclusion, UV irradiation was better in improving the biodegradability of coking wastewater, while VUV was more effective at photolyzing the residual organic compounds and inorganic N-species in the bio-treated effluent.     

真空紫外/氯处理饮用水典型致嗅物质

为有效去除常规水处理工艺难以去除的典型致嗅物质二甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）,采用真空紫外/氯高级氧化技术,探讨该技术降解致嗅物质的效能,研究在不同紫外光强、氯浓度、pH、重碳酸盐浓度、腐殖酸浓度条件下致嗅物质的降解效果,分析羟基自由基在致嗅物质降解中起到的作用,目标物浓度采用吹扫捕集-气质联用法（GC/MS）测定.结果表明,真空紫外/氯高级氧化技术可以有效去除饮用水典型致嗅物质,相比紫外/氯高级氧化技术而言,在30 min内2-MIB和GSM的去除率分别提高15%和8%;随着氯浓度和紫外光强度的增加,致嗅物质的降解速率加快;在弱酸性条件下,致嗅物质的去除效果明显,在pH为5时,2-MIB和GSM的去除率在反应10 min后分别可以达到95%和96%;水体中重碳酸盐和腐殖酸的存在,竞争消耗反应体系中的自由基,对致嗅物质的降解起到抑制作用;在反应体系中投加1 mmol·L^-1羟基自由基抑制剂叔丁醇后,2-MIB和GSM的去除率下降明显,分别下降40%和31%,表明羟基自由基在致嗅物质的去除中起到主要作用.     

O3/UV降解含氮杂环化合物喹啉

本研究采用O3/UV工艺降解喹啉溶液,系统地探讨了喹啉初始浓度、反应后置时间、初始p H、HCO-3浓度等因素对降解过程的影响.通过测定降解过程中的中间产物,分析了喹啉的降解机制及途径.结果表明随着喹啉初始浓度增加,反应表观速率常数和去除率都降低;p H(7~9)碱性条件时降解效果最好;HCO-3的存在明显降低了喹啉的去除率,加入100 mg·L-1HCO-3喹啉去除率降低了42.01%;反应后置时间对喹啉的去除率及矿化率基本没有影响.喹啉的降解中间产物主要为8-羟基喹啉、5-羟基喹啉、2(1H)-喹啉酮、2-吡啶甲醛等,喹啉在O3/UV体系中的降解途径主要由羟基自由基(·OH)、O3氧化剂发生的加成反应、取代反应、亲电反应等.     

吸收协同高级氧化工艺处理低浓度含氰废气实验研究

以乙腈作为含氰废气的典型组分,考察吸收协同不同高级氧化体系下低浓度乙腈的去除效率以及产物分配情况.研究结果表明：UV/PS和VUV/PS体系均能有效吸收并降解乙腈,在60 min内其脱除效率近100%,且矿化率近80%或以上.主要原因是吸收液中的过硫酸盐（PS）可以在紫外光的激发下产生大量的HO^·和SO₄^·-,这些自由基可以促进乙腈和中间产物的氧化.同时实验还观察到乙腈中的氮元素主要被转化为NO₃^-和NH₄⁺,这说明乙腈的直接氧化和水解反应同时进行.NO₃^-的累积会竞争消耗反应体系中的自由基,这是其稳定性实验中乙腈矿化率下降的主要原因.此外,干扰离子Cl^-也会由于自由基的捕获作用抑制乙腈的降解.最后,根据产物的分析结果,提出了包含氧化与水解路径的乙腈总体降解反应途径.     

Decomposition of perfluorooctanoic acid by microwaveactivated persulfate: Effects of temperature, pH, and chloride ions

Microwave-hydrothermal treatment of persistent and bioaccumulative perfluorooctanoic acid (PFOA) in water with persulfate (S₂O₈²⁻) has been found effective. However, applications of this process to effectively remediate PFOA pollution require a better understanding on free-radical scavenging reactions that also take place. The objectives of this study were to investigate the effects of pH (pH = 2.5, 6.6, 8.8, and 10.5), chloride concentrations (0.01–0.15 mol·L⁻¹), and temperature (60°C, 90°C, and 130°C) on persulfate oxidation of PFOA under microwave irradiation. Maximum PFOA degradation occurred at pH 2.5, while little or no degradation at pH 10.5. Lowering system pH resulted in an increase in PFOA degradation rate. Both high pH and chloride concentrations would result in more scavenging of sulfate free radicals and slow down PFOA degradation. When chloride concentrations were less than 0.04 mol·L⁻¹ at 90°C and 0.06 mol·L⁻¹ at 60°C, presence of chloride ions had insignificant impacts on PFOA degradation. However, beyond these concentration levels, PFOA degradation rates reduced significantly with an increase in chloride concentrations, especially under the higher temperature.