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。     

活化过硫酸钠氧化修复有机氯农药污染土壤

分别采用H_2O_2、Fe~(2+)、Fe~(2+)/H_2O_23种药剂活化过硫酸钠,组成复合氧化剂体系,用于降解土壤中的α-六六六,探究pH和不同氧化剂组合对α-六六六降解效果的影响。结果表明,Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8较Fe~(2+)/Na_2S_2O_8及H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系对土壤中α-六六六的降解效果更好;当Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8的摩尔比为2/10/10,pH为7时,α-六六六的降解率可达86.1%。以乙醇和硝基苯作为分子探针,利用分子探针竞争实验鉴定Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系中产生的SO4·和·OH,发现该体系中同时存在SO·4·和·OH自由基。     

Fenton氧化活性深蓝染料B-2GLN的动力学

为了考查H2O2/Fe2+的摩尔比和H2O2的初始剂量、pH值以及活性深蓝染料B-2GLN(RDB B-2GLN)的初始浓度对活性深蓝染料B-2GLN降解过程的影响,采用在线分光光度法对活性深蓝染料B-2GLN的Fenton氧化过程进行了研究,探讨了其动力学过程,并利用气相色谱-质谱联用分析降解中间产物。结果显示,采用Fenton氧化降解水溶液中活性深蓝染料B-2GLN,在H2O2的剂量为2.635 mmol/L,pH值为2.7,H2O2/Fe2+的摩尔比为37.80和活性深蓝染料B-2GLN的初始浓度16 mg/L的条件下,得到300 s后活性深蓝染料B-2GLN的最大色度去除率为85.04%。水溶液中活性深蓝染料B-2GLN与·OH的反应速率常数为2.62×1011L/(mol·s)。活性深蓝B-2GLN染料的分子结构被Fenton试剂分解而未被完全矿化,同时对活性深蓝染料降解产物进行了分析。在线分光光度法是研究染料色度去除率的一种精确、快速与可行的方法。     

羟胺强化Fe2+/过一硫酸盐体系降解邻苯二甲酸二甲酯的研究

利用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过一硫酸盐(PMS)体系降解模拟废水中的邻苯二甲酸二甲酯(DMP),研究了HA的强化机制,并考察了不同因素对HA强化Fe~(2+)/PMS体系降解DMP的影响,最后根据中间产物推断DMP的降解途径。结果表明,添加HA使Fe~(2+)/PMS体系中DMP的降解率从7.5%提升至71.9%,酸性环境下DMP的降解率高于碱性环境,Cl-、PO_4~(3-)和腐殖酸对DMP的降解有抑制作用,SO_4~(2-)对DMP降解几乎无影响。在HA摩尔浓度为0～0.500mmol/L时,DMP降解效率与HA摩尔浓度成正比,但HA摩尔浓度高于0.500mmol/L时会在一定程度上抑制DMP降解。自由基清除实验表明,DMP降解的主导自由基为·OH和SO_4~-·。DMP依次降解为邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸、苯甲酸,最后矿化生成CO_2和H_2O,最终矿化率为31.6%。     

电解液条件对苯酚降解及羟自由基生成的影响

以钛基Pb O2电极为活性阳极,通过电化学氧化法降解处理苯酚模拟废水,系统考察了羟自由基(·OH)抑制剂、支持电解质、酸碱性等电解液条件对苯酚水溶液COD去除率的影响。同时,以水杨酸(SA)为·OH捕捉剂,通过高效液相色谱分析技术对不同电解液条件下·OH的生成量进行间接检测。结果发现,Pb O2电极上苯酚水溶液的COD去除符合一级反应动力学规律,其表观反应速率常数在分别加入·OH抑制剂Na HCO3、Na2CO3和叔丁醇时显著下降,表明苯酚的电化学氧化降解遵循·OH反应机理;支持电解质对电解液体系中·OH生成量的影响不明显,主要通过在阳极氧化生成的氧化剂参与苯酚的降解,以Na Cl为支持电解质时降解效率最高,其次是Na2SO4,最后为Na NO3;随电解液p H值的增加,苯酚水溶液的COD去除速率不断提高,而·OH的生成量在碱性条件下亦显著增加。     

UV/H_2O_2降解水中磺胺嘧啶影响因素及机理

利用UV/H_2O_2光氧化反应器降解水中的磺胺嘧啶,考察了H_2O_2投量、pH值、紫外功率等因素对去除效果的影响,同时对反应动力学及降解产物进行了分析。结果表明,在紫外辐照与H_2O_2氧化共同作用下,UV/H_2O_2降解水中磺胺嘧啶效果显著,去除率达90%以上,其降解过程符合一级反应动力学模型(R2=0.991 2)。H_2O_2投量与磺胺嘧啶降解速率常数具有良好的线性关系,H_2O_2投量由0.03增大至1.50 mmol·L-1,反应速率常数由0.048 2增大至0.359 9 min-1;同时,随着紫外灯功率由5增大至15 W,反应速率常数由0.066 2增大至0.163 1 min-1;随着初始磺胺嘧啶浓度由0.02增加至0.08 mmol·L-1,反应速率常数由0.251 7逐渐降低至0.046 8 min-1;pH由3.0升高至7.0,反应速率常数由0.070 2增大至0.102 3 min-1,当pH继续增大时,反应速率常数反而降低。根据液相色谱/质谱(LC/MS)对中间产物分析,UV/H_2O_2降解磺胺嘧啶生成质荷比(m/z)为173、186和200的对氨基苯磺酸等中间产物,推测S—N键和C—N键被打开,这些中间产物可进一步被降解,但TOC去除率仅为7%,表明磺胺嘧啶仅部分被矿化。UV/H_2O_2工艺处理磺胺嘧啶的电能效率(EEO)采用每一对数减少级电能输入进行评价,优化条件下电能效率为0.078 k Wh·m-3,可为实际工程应用提供参考。     

气相介质阻挡放电氧化降解酸性红88的机理

为了有效处理难生物降解的染料废水，采用气相介质阻挡放电产生以羟基自由基为主的氧化性物质，对偶氮染料酸性红88（AR88）进行了氧化降解，并对放电过程中各化学效应对AR88降解的作用机理进行了分析。结果表明，当用相对湿度100％的空气为气源时，放电过程中生成的活性物种如OH·、O，和H2O2是引起放电过程中AR88氧化降解反应的主体，其中OH·在AR88的降解过程中起主要作用，O3参与了对AR88的氧化降解，H2O2对AR88的降解没有明显作用。采用GC／MS分析AR88的主要降解中间产物为萘磺酸、1，2-萘醌、1，2-苯并吡喃酮、萘酚和邻苯二甲酸。通过产物测定和前线电子密度理论，推测了降解途径。     

有机配体对铁电絮凝体系中羟基自由基氧化降解苯胺的影响

铁电絮凝(Fe-EC)是一种高效的水处理方法,但其中有机污染物的去除机制尚不明晰。为研究有机废水中常见的有机配体对铁电絮凝过程中羟基自由基(·OH)产生以及有机污染物降解的影响,采用了对照实验、淬灭实验和电子自旋共振(ESR)等测试方法。结果表明:草酸(H_2C_2O_4)和乙二胺四乙酸(EDTA)能有效促进铁电絮凝对苯胺(AN)的氧化降解,而·OH是起主要作用的活性氧化物;草酸和EDTA体系中主要存在的Fe(Ⅱ)络合物浓度与羟基自由基产率成正相关关系,1 mol的Fe(Ⅱ)-EDTA~(2-)会产生235 mmol的·OH,是草酸的9倍;EDTA会与污染物竞争羟基自由基。进一步分析可知,在铁电絮凝体系中,EDTA的浓度为0.05 mmol·L~(-1)时,对苯胺氧化降解的促进效果最佳。以上研究结果可为认识铁电絮凝中污染物的去除机制提供参考。     

组合阳极联合气体扩散阴极电催化降解苯胺

采用气体扩散电极为阴极，钛基氧化物（Ti／SnO2-Sb2O5-IrO2）和金属铁构成组合阳极，构建了新型电化学氧化体系用于降解有机污染物。利用该氧化体系，在不同实验条件下考察了苯胺降解的效果与降解过程的相关规律。结果表明，阴极电位、铁阳极通电时间以及苯胺初始浓度均显著影响苯胺的降解效果。当阴极电位为-0．7V，pH3．0，铁阳极通电时间20min时，电化学处理200mg／L苯胺480min，TOC的去除效率达到80．4％，矿化电流效率（MCE）为8．6％，显示了该氧化体系具有良好的有机物降解能力。此外，苯胺降解过程中氨氮和硝态氮浓度的变化表明，苯胺分子中的氮主要转化为NH4和NO3^-。     

盐酸羟胺和酒石酸强化Fe~(2+)/Na_2S_2O_8体系降解双酚A

Fe~(2+)/Na_2S_2O_8(persulfate,PS)体系中存在Fe~(2+)易发生沉淀且Fe~(3+)无法还原的问题,以典型的持久性有机污染物双酚A(bisphenol A,BPA)为研究对象,分别考察络合剂酒石酸(tartaric acid,TA)和还原剂盐酸羟胺(hydroxylamine,HA)强化Fe~(2+)/PS体系对双酚A降解过程的影响。在Fe~(2+)/TA/PS体系、Fe~(2+)/HA/PS体系及Fe~(2+)/TA/HA/PS体系中分别考察了盐酸羟胺投加量、酒石酸投加量、体系pH作用范围等因素的影响,同时对氧化作用机理加以分析。研究表明:酒石酸和盐酸羟胺均能提高双酚A在Fe~(2+)/PS体系中的去除率,且均具有最优值;络合剂酒石酸起到长期促进作用,而还原剂盐酸羟胺起到短期促进作用。探针实验表明络合剂和还原剂共同强化的体系中·OH和SO_(4·)~-仍然是主要的氧化物种。当PS投加量均为2.64 mmol·L-1时,30 min内Fe~(2+)/TA/HA/PS体系中SO_(4·)~-的生成量为11.3μmol·L-1,而Fe~(2+)/PS体系中SO_(4·)~-的生成量为1.4μmol·L-1,表明体系通过加速了自由基生成速率从而加快了双酚A的降解。研究结果表明Fe~(2+)/TA/HA/PS体系在中性条件下实现了对双酚A的强化降解,显著优于Fe~(2+)/PS体系。     

水体中酮硝基麝香的臭氧氧化降解研究

采用臭氧氧化水体中的酮硝基麝香,考察pH、H2O2等因素对降解程度的影响,结果表明提高初始pH能加快酮硝基麝香的氧化降解,当pH为12时,反应时间1 h,酮硝基麝香几乎完全去除,浓度为2 mol/L和5 mol/L的H2O2存在有利于O3分解生成·OH自由基,使得酮硝基麝香的氧化降解速率加快,当H2O2浓度超过5 mol/L,H2O2会成为·OH的清除剂,降低·OH利用率;无论O3单独作用和O3/H2O2协同作用,酮硝基麝香降解符合准一级动力学规律;酮硝基麝香氧化降解产物包括甲酸、二乙酸和硝酸根等,其中硝基从苯环上脱落降低了硝基麝香对环境的风险.     

预磁化零价铁活化过硫酸盐体系降解双氯芬酸钠

双氯芬酸钠(diclofenac sodium,DCF)是一种常用的消炎止痛药,已在地下水、地表水和饮用水中被广泛检出,成为一种新型微量污染物,具有潜在危害,基于此,采用预磁化零价铁/过硫酸盐(Pre-Fe~0/PS)和零价铁/过硫酸盐(Fe~0/PS)2种体系对DCF进行降解。考察了过硫酸盐(PS)投加量、零价铁投加量、初始pH对2种体系降解DCF的影响,探究了2种体系中铁离子的产生情况和pH的变化,并利用ESR技术检测了体系中生成的自由基。结果表明,与Fe~0/PS体系相比,在不同PS量(0.125～1.0 mmol·L~(-1))、 Fe~0量(0.125～1.0 mmol·L~(-1))和初始pH3.0～10.0下,Pre-Fe~0/PS体系对DCF的降解速率常数提高了2.1～6.2倍;Pre-Fe~0/PS体系中会产生更多的铁离子,且在反应过程中pH下降更快;Pre-Fe~0/PS体系比Fe~0/PS体系产生更多的SO·4-和·OH,且能在较长的时间保持较高的浓度。Pre-Fe~0/PS体系降解DCF可以适用更宽的pH范围,是DCF废水处理的有效途径。     

超声波-空气体系对溶液中五氯酚的降解

以五氯酚(PCP)为目标污染物,研究了超声波-空气体系对PCP降解的可行性和降解特性。溶液温度和初始pH对五氯酚吹脱作用实验表明,在弱酸性和碱性条件下空气对五氯酚基本无吹脱作用;空气流量、初始pH、温度、反应物浓度等因素对超声波-空气体系降解五氯酚的影响实验表明,当空气流量为25 m L·min~(-1),pH=5时,去除效果最优,低温、低浓度有利于五氯酚降解;考察了5种常见金属离子对强化降解五氯酚的影响,其强化作用顺序依次为Fe~(2+)Cu~(2+)Al~(3+)Zn~(2+)CKMg~(2+)(CK为空白),Fe~(2+)与体系之间存在协同效应;降解机理研究表明,体系对五氯酚的降解以自由基氧化作用为主,H_2O_2氧化为辅,空气的加入能明显促进H_2O_2的产生,加入Fe~(2+)后,H_2O_2与之反应生成·OH,导致H_2O_2含量急剧减少。     

工业废铁屑活化过硫酸盐降解水中环丙沙星的研究

为了有效降解水中的喹诺酮类抗生素环丙沙星(CPFX),降低处理成本,利用工业废铁屑(IWFe)活化过硫酸盐(PS)降解CPFX,探索了IWFe的粒径、反应体系初始pH、PS/CPFX(质量比)对CPFX降解效果的影响,并且研究了反应动力学、自由基的生成以及使用前后IWFe的变化。结果表明,IWFe+PS体系对CPFX的去除率超过90%,随着IWFe粒径的变小和PS/CPFX的增大,CPFX的去除率增加。在中性条件下,CPFX的去除率最大。IWFe的表面氧化物主要为Fe_3O_4和α-FeOOH,其中Fe~(2+)可活化PS产生·SO_4~-和·OH,·SO_4~-和·OH对CPFX的去除率的贡献分别为47.7%和21.9%。使用后,IWFe上Fe~(2+)的减少低于Fe~(3+)的增加,表明IWFe内核的Fe~0也参与了PS的活化。本研究提供了一种高效、低成本的有机废水处理方法,对实际工程具有一定的参考价值。     

常见阴离子对TiO_2/H_2O_2/O_3体系氧化效能的影响

酸性条件下考察了常见阴离子对Ti O_2/H2O_2/O3氧化效率的影响,目标化合物为羟基自由基的探针化合物乙酸。结果表明,硫酸根和硝酸根对体系氧化乙酸的效率几乎没有影响。加入磷酸盐可以减缓H2O_2的分解速率,进而导致乙酸的降解效率下降,这可能与其在Ti O_2表面的吸附作用有关。在初始p H为3.0时,氯离子对子乙酸的降解速率具有明显的抑制作用,氯离子浓度越高,抑制作用越明显。当溶液初始p H大于4.4以上时,氯离子对乙酸的降解效率几乎没有影响。以上结果对推动Ti O_2/H2O_2/O3体系处理酸性废水意义较为突出。     

BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8光催化降解布洛芬

以水热法制备了BiVO_4光催化剂,并用X射线衍射和扫描电镜对其进行表征。在模拟太阳光照射下,以布洛芬为目标污染物,考察了BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8工艺对布洛芬的光催化降解效果,得出了H_2O_2或K_2S_2O_8的最佳投加量。通过淬灭实验,研究了光催化联合体系降解布洛芬的机制。X射线衍射谱图表明所合成的BiVO_4光催化剂为纯的单斜晶相,扫描电镜结果表明制备的粉末形貌单一,且呈现微球状。加入H_2O_2或K_2S_2O_8后,一定程度上促进了BiVO_4光催化降解布洛芬的效率,H_2O_2和K_2S_2O_8的最佳投加量分别为3.0 mmol·L~(-1)和1.5 g·L~(-1)。BiVO_4/H_2O_2/hν体系和BiVO_4/K_2S_2O_8/hν体系降解水中布洛芬主要是基于·OH自由基的氧化作用。通过对比2个体系中·OH和O~(·-)_2对布洛芬降解速率的贡献,发现K_2S_2O_8对BiVO_4光催化体系的促进作用远远大于H_2O_2对该体系的促进作用。     

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。     

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。     

ZnIn_2S_4光催化降解水中痕量药物卡马西平的特性

采用水热合成法制备光催化剂Zn In2S4,考察其光催化降解水中痕量医药类物质卡马西平的特性。研究表明,卡马西平初始浓度100μg·L~(-1)、溶液pH 5~9、Zn In2S4投加量50 mg·L~(-1)与碘镓灯(350~450 nm)光照反应3 h后,卡马西平的去除率为90%。动力学分析表明,卡马西平的光催化降解符合一级反应动力学,添加催化剂时的反应速率常数是不加催化剂的2.85倍,催化剂明显提高了降解反应速率。催化剂循环使用2个周期后,卡马西平的去除率由90%降至70%并保持稳定,表明催化剂结构趋稳后仍具有较高的催化活性。羟基自由基(·OH)实验证实了卡马西平降解过程中·OH为主要活性物种,但卡马西平的矿化率却只有3%,由于反应后的溶液呈酸性,因此推测光催化过程中卡马西平与·OH作用后大都转化为酸性中间产物而未被彻底氧化。     

臭氧催化氧化降解苯胺的机理

对臭氧单独氧化和臭氧催化氧化下的苯胺降解效率进行了比较,并通过液质联机分析了氧化过程中产物变化情况。实验结果表明,催化剂MnO2-CuO-CeO2/沸石的添加能有效地提高臭氧氧化苯胺的降解率,当苯胺初始浓度为200mg/L,反应20 min后,苯胺的去除率由原来的75%提高到89%;通过LC-MS分析,臭氧催化氧化苯胺降解过程中代谢产物依次为对亚胺醌、对苯醌、马来酸和草酸,并由此推断出了臭氧催化氧化降解苯胺的途径。