低温等离子体对复合CVOCs的降解特性

以难生物降解的氯苯和二氯乙烷为目标污染物,以低温等离子体作为VOCs处理技术,考察了不同频率电源条件下工艺参数对混合气体降解过程的影响,并对降解产物进行了分析,为后期与生物技术耦合提供理论依据.结果表明,高低频电源条件下等离子体中的能量效率均随着SIE的增大先升高后降低.在低频电源的等离子体中,SIE=7 167 J·L~(-1)时,能量效率最大;而在高频电源的等离子体中,SIE=6 111 J·L~(-1),能量效率达到最大.在两种频率电源的等离子体中,各组分的去除率都随着SIE的升高先增大后逐渐减小;去除率随着停留时间的延长而增大,但去除负荷却会出现降低,当停留时为5s时,高频和低频电源的等离子体中气体的去除负荷都达到最大,本实验选取5 s的停留时间进行后续的产物分析.经产物分析发现,CO_2的生成量和选择性随着SIE的升高而增大;臭氧浓度随SIE的升高而增大,高频电源的等离子体中O3生成量较大;TOC浓度随SIE的增大先增大后迅速减小,能量效率最大时产物水溶性最佳.     

纳米Au/TiO2薄膜真空紫外光催化降解甲醛

为提高真空紫外光催化对甲醛的去除率并降低副产物O3的浓度,采用低温吸附法在TiO2薄膜上负载纳米Au.研究比较了UV254nm光催化(TiO2/UV)、真空紫外光降解(VUV)、真空紫外光催化(TiO2/VUV)等3种方法对低浓度甲醛的降解效果.结果表明,TiO2/VUV对甲醛的去除率显著高于VUV和TiO2/UV.TiO2表面负载纳米Au粒子能促进光生电子和空穴的分离.因此,在真空紫外光催化降解过程中, Au/TiO2不仅提高甲醛的降解率,还显著分解副产物臭氧,使尾气臭氧浓度降低32%.而且Au/TiO2薄膜在真空紫外光催化过程中具有很好的稳定性.     

低频超声耦合臭氧氧化降解水中双酚A及响应面优化研究

采用低频超声(20k Hz)强化臭氧氧化降解水中双酚A(BPA),考察了不同反应时间、臭氧浓度、超声功率和溶液p H值等因素下US、O3以及US/O3体系对BPA的降解效率,并采用响应曲面法(RSM)分析了影响因子作用排序,确定了运行调控策略。结果表明:O3对BPA具有较好的降解效率,低频超声则难以有效降解BPA,US对O3的强化程度随反应条件不同而不同,US在酸性条件和低臭氧浓度时,可显著提高臭氧体系对BPA的降解效率;响应面分析结果表明回归方程拟合程度高;US/O3的影响因子作用大小排序为:p H>臭氧浓度>超声功率,其中臭氧浓度与超声功率的相互作用较大。     

污泥基活性炭催化臭氧氧化降解水中微量布洛芬的效能研究

以城市污水处理厂脱水污泥和玉米芯为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭(SAC),考察其催化臭氧氧化去除水中稳定性药物布洛芬(IBP)的效能.试验中对比考察了单独臭氧氧化、单独SAC吸附、SAC催化臭氧氧化这3种工艺对水中IBP(初始浓度为500μg.L-1)的去除效果,同时研究了臭氧与SAC投加量对催化效果的影响.结果表明,单独臭氧氧化对IBP的去除率随臭氧浓度的增加而增加,当臭氧浓度由0.75 mg.L-1增加至3.0 mg.L-1时,IBP的去除率由44.4%提高到100%;单独SAC对IBP的吸附去除效果较差,即使SAC投加量增至100 mg.L-1,吸附时间为40 min时,IBP的吸附去除率仅为44.56%;SAC催化臭氧氧化工艺中,IBP去除速率大大加快,在反应的初始阶段(0～5 min)SAC催化臭氧氧化对IBP的去除率要远远高于单独臭氧氧化和单独SAC吸附二者作用之和.臭氧与SAC的投加量对IBP的催化氧化去除效果具有较大影响.SAC催化臭氧氧化IBP分为瞬时需氧阶段反应(0～5 min)和慢速反应(5～40 min)两阶段.快速反应阶段以.OH与IBP反应为主,慢速反应阶段残余臭氧浓度很低,此时主要以SAC吸附去除IBP为主.     

臭氧-混凝交互作用对混凝效果的影响

采用臭氧-混凝联用(臭氧与混凝剂同时投加)和预臭氧混凝(预臭氧后待水中臭氧浓度为0后再投加混凝剂)两种方式处理水样,分析其氧化、混凝效果和消毒副产物生成势(DBPFP)等的差异,研究臭氧-混凝交互作用对处理效果的影响.结果表明,联用和预臭氧混凝效果之间存在明显差异.联用工艺中臭氧与混凝剂间发生交互作用,导致混凝剂水解形态分布发生改变是影响混凝效果的重要原因.联用处理后水样的浊度高于预臭氧混凝,主要原因之一在于臭氧降低了混凝剂水解形态分布中Alb的含量;Cl-DBPFP低于预臭氧混凝出水,是混凝剂Al Cl3及其某些水解形态对臭氧具有催化氧化的作用,促进了消毒副产物前驱物的氧化降解所致.联用对MCAA和CF生成势的去除效果显著强于预臭氧混凝,其中MCAAFP分别为5.6μg·L-1和16.9μg·L-1,CFFP分别为12.5μg·L-1和24.1μg·L-1.臭氧与混凝剂交互作用显著影响混凝效果及消毒副产物的生成,是臭氧和混凝配合使用安全性研究中需要重点关注的内容.因而,相关科研和实际水处理工艺中必须明确预臭氧及混凝剂投加位点和相对次序.     

催化臭氧氧化去除模拟海产养殖废水中氟苯尼考

氟苯尼考(Florfenicol,FF)是海产养殖中应用的一种抗生素。但是,残留的FF用常规方法难以去除,导致海水污染。以负载Mn-Ce氧化物的γ-Al_2O_3为催化剂,采用催化臭氧氧化技术去除模拟海产养殖废水中的FF,考察了臭氧浓度、催化剂用量等工艺参数以及海水中高锰酸钾指数(COD_(Mn))和氨氮浓度对FF去除率的影响。运用液相色谱-质谱(LC-MS)联用技术对FF降解中间产物进行定性分析以确定FF的降解途径,并对处理前后的废水进行生物毒性研究。研究结果表明:Mn-CeOx/γ-Al_2O_3催化体系中臭氧浓度为12. 86 mg/L,催化剂投加量为200 g,初始ρ(FF)为25mg/L,反应20 min,FF去除率可接近100%;随着COD_(Mn)和氨氮浓度的增加,会使FF去除率降低;经Mn-CeOx/γ-Al_2O_3催化臭氧氧化,FF最终转化为CO_2和H_2O,废水的生物毒性得到有效下降。     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的效能研究

在连续反应器中,考察了臭氧/沸石工艺在不同条件下去除硝基苯的效果.结果表明,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率明显高于单纯臭氧氧化,反应7 min后,硝基苯去除率达到100％,并且该反应符合假一级反应动力学.叔丁醇能抑制臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,表明在氧化去除硝基苯过程中羟基自由基起主导作用.增加沸石投量和臭氧浓度均能有效地提高臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,并且臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与沸石投量之间存在1个最优值,与臭氧浓度呈线性关系.臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与初始硝基苯浓度无关.离子强度对臭氧/沸石工艺降解硝基苯的效率影响较大,当离子强度从0增加到1×10^-3　mol/L时,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除率从81.2％降低至31.6％.pH值主要影响臭氧的分解能力,随着溶液pH降低,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率逐渐下降.沸石具有较长的使用寿命.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

臭氧氧化工艺对污水处理厂二级出水的处理特性

城镇污水处理厂深度处理单元采用臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺可对溶解性难降解有机物进行强化去除。针对臭氧氧化的选择性和臭氧催化氧化去除COD的稳定性,以污水处理厂二级出水为研究对象进行臭氧氧化小试和中试试验,考察不同进水水质情况下臭氧氧化的效果,臭氧氧化后污水可生化性和NH₃-N的变化情况以及臭氧催化氧化去除COD的稳定性。研究结果表明:臭氧氧化对不同水质进水COD的去除效果差异较大,对含有较多饱和有机酸的污水处理效果有限,且臭氧氧化处理后污水BOD₅和NH₃-N均未升高。臭氧催化氧化去除COD的效果与催化剂的吸附饱和程度相关。因此,建议设计城镇污水处理厂臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺前需进行小试实验明确对COD的去除效果,臭氧催化氧化小试实验需进行90 d以上或试验至臭氧催化剂达到吸附饱和,不建议在臭氧氧化工艺后增设生物滤池和曝气生物滤池。     

低温等离子体耦合液相Fe-C催化降解氯苯

单一低温等离子体技术(NTP)和单一湿式非均相催化技术降解VOCs时分别面临O₃排放和需要氧化剂连续供应的问题。为解决单一技术瓶颈,将NTP与湿式非均相催化技术相结合降解氯苯(CB),将NTP副产物O₃作为湿式系统的氧化剂来源,从而达到深度矿化CB的目的。活性炭(AC)作为非均相催化剂的载体,表面负载不同金属组分后投加到湿式反应器中。结果表明,与单一NTP相比,NTP耦合液相非均相系统能够显著改善CB的降解。当Fe作为活性组分,Fe-C催化剂投加量为1 g/L,溶液初始pH为7,供电电压为14 kV时,耦合系统得到了最佳CB降解性能,CB去除率和矿化率分别达到了81.4%和48%。Fe-C投加使得液相CB吸收传质系数从0.0280 s^-1增加到0.1207 s^-1,使得催化过程的传质增强因子达到了9.81。最后,根据各系统中间有机体推测出了CB降解途径。     

上海市近地面臭氧污染的健康影响评价

根据2008年上海市环境保护部门的每日24h近地面臭氧监测数据,以每日最大8h(11:00～18:59)的臭氧浓度均值作为上海市居民的平均暴露水平,以该年上海市的全部常住人口作为臭氧暴露人口,计算近地面臭氧污染对上海市居民的健康影响和相关的健康经济损失.2008年上海市近地面臭氧每日最大8h的年平均水平为88μg/m3,其中市区为78μg/m3,市郊区为96μg/m3.结果表明,近地面臭氧污染可以导致上海市居民1892(95%CI:589～3540)例早逝和26049(95%CI:13371～38499)例住院,全年的归因健康经济损失为32.42(95%CI:10.80～59.23)亿元,其中由早逝引起的损失占总健康经济损失的88.12%.提示近地面臭氧污染已对上海市居民产生了较大的健康损失和经济损失.     

全球近地层臭氧时空分布特征及其来源解析

根据东亚酸沉降网（EANET）和全球温室气体数据中心（WDCGG）等观测资料,对比各地区近地面O₃的季节变化特征,在全球大气化学传输模式MOZART-4中引入在线源追踪方法,结合收支分析,确认各项作用对不同地区O₃的贡献量.研究表明,模拟结果能够再现各地区O₃的季节变化特征以及收支量：清洁背景地区（海洋站居多）近地面O₃各项收支量较小,体积分数在-3×10^-9-3×10^-9/d之间,且净的化学作用大多处于损耗O₃的状态;大多数陆地测站净的光化学作用为产生O₃（约33.8×10^-9/d）.近地面O₃的源主要来自对流层内部,平流层的贡献较小（约10×10^-9）.对于极地及清洁背景地区,平流层的贡献是O₃季节变化的重要原因.平流层的贡献呈现明显的季节变化,即冬季最大（约20.7×10^-9）,夏季最低（约2×10^-9）.     

近地层O3污染对作物产量与经济损失的影响——以江苏省冬小麦和水稻为例

利用2015年冬小麦和水稻主要生长季期间江苏省各城市逐时O₃浓度观测资料,分析了O₃浓度和AOT40的变化特征,评估了O₃对冬小麦和水稻产量的影响,并估算了其造成的经济损失.结果表明：①冬小麦和水稻主要生长季期间,江苏省平均O₃浓度分别为80.1μg/m³和83.8μg/m³,呈单峰型的日变化规律.空间上,O₃呈现南低北高,东部沿海地区高于西部内陆地区的特征.②冬小麦主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为3.08~14.47μL/L·h.水稻主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为10.79~21.67μL/L·h.③在当前O₃浓度水平下,近地层O₃对江苏省冬小麦和水稻平均相对产量的损失率分别为23.9%和16.5%,产量总损失分别为368.7万t和385.8万t,经济总损失分别为87.01亿元和106.48亿元.因此,急需采取有效控制措施,降低O₃污染造成的农业损失.     

北京地区边界层大气臭氧浓度变化特征分析

利用2001-03～2006-10的大气臭氧探空资料,分析了近6 a北京边界层（2 km以下）大气臭氧浓度的平均月变化和季节变化规律.结果表明,边界层大气臭氧浓度的月变化很明显,1月臭氧浓度最小,地面臭氧浓度不到10×10^-9(体积分数,下同),上层（即2 km）臭氧浓度也不到50×10^-9.而6月臭氧浓度最大,地面达到85×10^-9,上层大于90×10^-9.臭氧浓度具有明显的季节特征,从臭氧浓度值来看,冬季最小,夏季最大.从地面到上层的臭氧浓度的变化幅度来看,冬季变化最大,夏季变化最小.根据廓线变化方式,臭氧浓度廓线可分为3种类型,冬季型、夏季型、春秋季型.不同高度臭氧月平均浓度也明显不同.分析地面及上层臭氧浓度与气象因子如温度和湿度的相关关系,发现地面臭氧浓度与温度具有较好的线性关系,相关系数在0 .85以上.     

UV254nm+185nm光照降解气态甲苯的实验研究

研究了波长为254nm+185nm紫外光照射下,甲苯初始浓度、停留时间、相对湿度、O2浓度等因素对甲苯光降解效率的影响.通过定量UV254nm+185nm光照下体系中O3的产生浓度变化,以及降解过程中中间产物苯和苯甲醛的变化趋势,讨论了甲苯在UV254nm+185nm照射下降解机理.结果表明,甲苯去除率随着O2含量、停留时间的增加而升高;随着初始浓度的增加而降低.与湿度的关系为先急剧升高然后缓慢增加,而后降低,最佳相对湿度在40%~50%.当甲苯初始浓度为16.1mg/m3,O2含量为20%,相对湿度为40%时,体系对甲苯的降解效率为82.2%,降解速率为0.44mg/(m3·s),产生的O3浓度为131.13mg/m3,中间产物苯和苯甲醛的浓度分别为0.086,0.135mg/m3.在反应体系中,甲苯可吸收185nm波长紫外光直接降解,但主要被体系中产生的自由基氧化降解.     

泰山春季臭氧污染特征

采用紫外光度法,使用美国热电子公司的TECO model49c型紫外吸收式臭氧分析仪,对2004年5月泰山站的地面臭氧进行监测,以获得更具华北区域代表性的臭氧春季污染特征.结果表明:2004年5月泰山站ψ(O₃)的月均值为64μL/m3,变化幅度达到53 μL/m3;其频率分布呈单峰性,主要集中于55～75μL/m3,与济南站的分散型和区域背景站Cape D'Aguilar的双峰型分布有明显的不同;泰山ψ(O₃)有明显的日变化特征,变化幅度(19 μL/m3)远大于中国西部的瓦里关站,这可能与泰山处于中国东部,尽管距地面较高,但不可避免地受到区域性的污染有关.      

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

气相中甲苯的臭氧-光催化降解

初步研究了气相中中低浓度(10～80mg/m³)甲苯的臭氧-光催化联合降解,考察甲苯初始浓度、气体流量和湿度对降解效率及去除负荷的影响,并与单一光催化降解进行了比较.结果表明,臭氧-光催化对甲苯的降解效率大大高于光催化的降解效率,在较高浓度时效果更为显著;甲苯浓度在10～40mg/m³范围时,臭氧-光催化降解效率高达90%以上,但随甲苯初始浓度升高而缓慢地线性下降;湿度对甲苯的臭氧-光催化降解稍有影响,但去除率变化不超过2.5%.     

Catalysts for decomposing ozone tail gas

The preparation of immobilizing-catalysts for decomposing ozone by using dipping method was studied. XRD, XPS and TEM were used to characterize the catalysts. The three kinds of catalysts were selected preferentially, and their catalytic activities were investigated. The results showed that the catalyst with activated carbon dipping acetate( active components are Mn:Cu = 3:2, active component proportion in catalyst is 15%, calcination temperature is 200℃ ) has the best catalytic activity for ozone decomposing. One gram of catalyst can decompose 17.6g ozone at initial ozone concentration of 2.5g/m^3 and the residence time in reactor of 0.1s. The experimental results also indicated that humidity of reaction system had negative effect on catalytic activity.     

O3预处理耦合微生物降解修复PAHs污染土壤

通过室内批次试验,研究了O₃预处理耦合微生物降解技术对北京某焦化厂PAHs(多环芳烃)污染土壤的修复效果. 结果表明:在ρ(O₃)为0.79、1.74、4.50 mg/L时,5 min内土壤PAHs迅速降解,去除率分别为11.01%、32.48%、34.65%,但随着降解时间的延长,土壤中PAHs降解逐渐放缓,60 min后土壤PAHs去除率分别为39.58%、52.84%、53.79%,土壤微生物菌落数量由原土的3.07×108 CFU/g分别降至1.73×106、1.02×105、1.49×103 CFU/g. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5、10 min,添加LB培养基分别耦合1周微生物降解后,土壤PAHs去除率达68.93%、63.32%,相比单一微生物降解分别提高35.34%、24.33%. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5 min,同时添加皂角苷及LB培养基优化降解4周后,土壤PAHs去除率为93.26%,相比仅添加LB培养基优化培养4周提高了7.00%. 研究发现,O₃预处理耦合微生物降解技术中ρ(O₃)最佳值为1.74 mg/L、最佳预处理时间为5 min,并且O₃预处理耦合微生物降解技术降解土壤中PAHs的效率优于单一O₃化处理或微生物降解处理.