准分子灯光照降解水相中烷基酚的动力学

准分子灯辐射的206 nm紫外光可以直接光解4-壬基酚(4-NP)和4-辛基酚(4-OP),但不能使之完全氧化为CO2.相同光照条件下,4-OP的去除率高于4-NP.采用拟一级动力学模型和修正的动力学模型对光解过程进行拟合,得到两种烷基酚206 nm直接光解的速率常数.结果表明,烷基酚初始浓度越低,光解速率常数越高.两种动力学模型对低浓度烷基酚直接光解都具有一定的适用性,但修正的模型不适合高浓度4-OP直接光解.UV/H2O2体系中,烷基酚的降解速率明显提高,但只有当H2O2加入量很高时,TOC去除才比较明显.最后,推导出4-OP直接光解的速率常数kd为0.0328 min-1,4-OP与H2O2反应的速率常数kpH为17.4520 L·(mol·min)-1.     

在微波辐射下用ACF处理吲哚溶液的实验研究

在ACF存在下微波辐射能除去焦化废水中的吲哚污染物。实验研究了微波辐射时间。微波功率，吲哚溶液初始浓度，pH值等因素对微波处理吲哚溶液的影响。并用活性炭代替ACF作了对比实验，实验结果表明，在微波辐射下，用ACF处理吲哚溶液具有明显高的效果，3.5min去除率即可达98%，微波辐射不能使吲哚发生降解。其作用是使ACF的孔隙结构发生变化，增加了其吸附能力。     

紫外光降解水中痕量NDMA的效能研究

采用紫外光降解水中痕量亚硝基二甲胺(NDMA),研究了NDMA初始浓度、溶液pH值、光照面积、紫外光辐射强度以及水质对紫外光降解NDMA的影响.结果表明,紫外光能够有效降解水中的NDMA,紫外光解反应5min, NDMA去除率可以达到97.5%.初始浓度对NDMA的光降解去除率影响不大.随着pH值升高,紫外光解NDMA的反应速率呈现下降趋势,低pH值条件下光量子产率较高,溶液pH=2.2时NDMA具有最大光降解速率.NDMA的去除率随着有效光照面积的增大而增大,紫外光辐射强度的增加有利于NDMA的去除.水质对紫外光降解NDMA具有一定的影响,在自来水和江水为背景的2种对比体系中,光解NDMA去除率分别为96.7%和94.8%     

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.     

水相中苯酚光催化降解的全额光子效率

为定量评价光催化反应器的性能,利用主辐射波长为207 nm的KrBr*准分子灯降解水相中的苯酚,测定了光解和光催化降解2种体系中苯酚和TOC去除率,并计算了苯酚降解的ξ_g(全额光子效率),探讨了其影响因素. 结果表明:①延长反应时间、加入适量催化剂、降低初始c(苯酚)能提高苯酚和TOC去除率. 采用动力学模型对苯酚的降解进行拟合,表明光解和光催化降解体系中苯酚的降解均符合准一级动力学模型. ②加入催化剂和提高初始c(苯酚)均可以获得较高的ξ_g,而光源的辐射功率与ξ_g没有线性相关性;在辐射功率为0.76 W、初始c(苯酚)为1.10 mmol/L、催化剂投加量(以ρ计)为0.8 g/L的条件下,ξ_g为5.56%. ③采用高效液相色谱对光催化降解体系中生成的中间产物的变化规律进行研究发现,4种中间产物表现为c(对苯二酚)＞c(邻苯二酚)＞c(对苯醌)＞c(间苯二酚);通过建立苯酚及中间产物的拟一级降解动力学模型,证实苯酚光催化降解历程为苯酚→芳香烃中间产物→最终产物.      

UV/PS降解水中2,4-二氯苯酚及毒性评价研究

比较采用PS,UV/PS 2种工艺降解2,4-DCP的去除效果、一级反应动力学;考察不同氧化剂(PS)剂量、不同初始浓度的2,4-DCP、腐殖酸条件对该光解反应速率常数的影响以及采用发光菌青海弧菌-Q67来评价2,4-DCP和光解过程中间产物溶液对生态环境的毒性评价.实验结果表明,单独PS工艺光解2,4-DCP去除率仅有4%,而UV/PS光解2,4-DCP去除率高达96.4%,充分说明UV/PS工艺可高效去除2,4-DCP,且其反应基本遵循拟一级反应动力学,一级反应动力学常数为35.1×10~(-3)min~(-1).UV/PS降解2,4-DCP的降解率和反应速率常数随着氧化剂(PS)的增加而增大,随着2,4-DCP初始浓度增大而降低.随着腐殖酸初始浓度的增大,有先增大后变小的过程.毒性评价实验中,随着2,4-DCP光解45min,发光菌抑制率降低,溶液对环境毒性在降低,且从长期时间规律来看,同一氧化时间溶液对发光菌相对抑制率与发光菌接触时间没有关系.     

水溶液中对叔辛基酚的紫外光降解研究

研究了185nm紫外光对薄液层中对叔辛基酚(4-OP)的作用规律,考察了初始浓度、液层厚度、光强等因素对4-OP的降解效果的影响.结果表明,用该方法降解水中4-OP,在4-OP初始浓度10mg/L,液层厚度为2mm,光照距离为10cm,光照45min后,去除率可达到95%以上,其降解过程符合表观一级反应动力学特征.     

厌氧-缺氧-预曝气-移动床生物膜系统对焦化废水特征有机污染物降解研究

重点研究了厌氧-缺氧-预曝气-移动床生物膜(A1-A2-O-MBBR)组合工艺对焦化废水中特征有机污染物——苯酚、对甲酚、苯胺、邻甲酚、吲哚、喹啉和2,4-二甲酚的降解情况.结果发现,进水中苯酚、对甲酚、苯胺、邻甲酚、吲哚、喹啉和2,4-二甲酚的含量分别为48.68、25.53、11.70、8.46、8.02、5.33和1.26mg·mL-1,约占有机物总量的70.0%;经厌氧处理后,喹啉的去除率最高,达91.4%,苯酚和2,4-二甲酚的去除率为30.0%～40.0%,苯胺、邻甲酚、对甲酚和吲哚的去除率为20.0%～30.0%,并且厌氧出水的色度降低约55.0%;缺氧反硝化对有机物的降解或转化有重要作用,苯胺、喹啉和吲哚经缺氧处理后未检测到,苯酚、对甲酚和邻甲酚的去除率分别为93.3%、86.8%和81.7%,但2,4-二甲酚浓度却从0.13mg·mL-1增加到0.21mg·mL-1;而经预曝气处理后,苯酚、邻甲酚、对甲酚和2,4-二甲酚未检测到,MBBR反应器主要进行硝化反应,整个系统出水氨氮小于1.0mg·mL-1.     

链霉菌(Streptomyces sp.)对吲哚废水的降解特性

链霉菌(Streptomycessp.)HJ02能以吲哚为唯一碳源生长,考察了初始吲哚质量浓度、外加碳源、温度、pH等对其降解效果的影响,探讨了该菌降解吲哚的动力学与机理.结果表明,链霉菌对吲哚有很强的耐受力,在pH=7、温度为30℃的条件下培养6d,初始浓度为300mg·L-1吲哚的降解率达到97.4%.菌株对吲哚的降解过程动力学符合Andrews方程.外加葡萄糖会抑制链霉菌降解吲哚的速率,葡萄糖与吲哚之间存在底物竞争抑制.紫外光谱与GC分析表明,吲哚的特征杂环被链霉菌破坏.     

厌氧反硝化产甲烷体系中喹啉与吲哚共基质的降解特性

研究了厌氧反硝化产甲烷体系中,典型含氮杂环化合物喹啉、吲哚作为共基质碳源,厌氧生物对二者的降解特性,及群落分析.结果表明：在共基质条件下,喹啉的存在对吲哚的生物降解有抑制作用,且抑制随喹啉浓度的升高而升高;吲哚的存在对喹啉的生物降解有促进作用,但吲哚浓度过高（150mg/L）抑制了喹啉的降解;喹啉、吲哚共基质时,二者的降解都遵循零级反应动力学;通过GC-MS分析,喹啉的主要中间代谢产物分别为2（1H）喹诺酮与8-羟基-2（1H）喹诺酮;吲哚的主要代谢产物为2-吲哚酮与靛红;通过高通量测序对共基质体系的微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以变形菌门Proteobacteria为主,菌纲以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主,菌属以Acinetobacter,Candidimonas,Azospira,和Desulfomicrobium为主.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属 (Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150　r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680　mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150　mg/L时在8　h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

Fe (II)活化过硫酸盐处理喹啉工艺参数优化及生物毒性

以喹啉为处理目标物,采用Fe²⁺活化K₂S₂O₈（PS）的高级氧化体系在不同环境因素下降解喹啉.结果表明：与单一PS体系和Fe²⁺体系相比,Fe²⁺/PS体系可以有效降解喹啉.在初始喹啉浓度为250mg/L,喹啉/PS物质的量比为1：10,PS/Fe²⁺物质的量比为3,初始pH3,反应温度为45℃,反应时间为80min的条件下,喹啉降解率可达100%.提高PS和Fe²⁺浓度均能有效提高喹啉降解率,但超过一定限值后对喹啉去除效果不明显.Fe²⁺/PS去除喹啉的过程符合一级反应动力学.溶液初始pH值越高,喹啉去除率越低;反应温度越高,喹啉去除率越高.自由基淬灭实验证实,Fe²⁺活化PS体系中有SO₄^-·和OH·的存在,其中由SO₄^-·产生的OH·对喹啉的降解占主导地位.通过GC/MS检测到2种中间产物8-羟基喹啉和2（1H）-喹啉酮,据此推测基于硫酸根自由基强化喹啉降解的可能路径.大肠杆菌急性毒性实验结果证实,虽然Fe²⁺/PS体系去除喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,但酸性条件和较高的反应温度有利于体系脱毒.     

Fe (II)活化过硫酸盐处理喹啉工艺参数优化及生物毒性

以喹啉为处理目标物,采用Fe²⁺活化K₂S₂O₈（PS）的高级氧化体系在不同环境因素下降解喹啉.结果表明：与单一PS体系和Fe²⁺体系相比,Fe²⁺/PS体系可以有效降解喹啉.在初始喹啉浓度为250mg/L,喹啉/PS物质的量比为1：10,PS/Fe²⁺物质的量比为3,初始pH3,反应温度为45℃,反应时间为80min的条件下,喹啉降解率可达100%.提高PS和Fe²⁺浓度均能有效提高喹啉降解率,但超过一定限值后对喹啉去除效果不明显.Fe²⁺/PS去除喹啉的过程符合一级反应动力学.溶液初始pH值越高,喹啉去除率越低;反应温度越高,喹啉去除率越高.自由基淬灭实验证实,Fe²⁺活化PS体系中有SO₄^-·和OH·的存在,其中由SO₄^-·产生的OH·对喹啉的降解占主导地位.通过GC/MS检测到2种中间产物8-羟基喹啉和2（1H）-喹啉酮,据此推测基于硫酸根自由基强化喹啉降解的可能路径.大肠杆菌急性毒性实验结果证实,虽然Fe²⁺/PS体系去除喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,但酸性条件和较高的反应温度有利于体系脱毒.     

高铁酸盐溶液氧化直接耐晒黑G的效果及机理

研究了高铁酸盐溶液(FS)降解直接耐晒黑G(DB19)的效果,并采用UV-Vis、GC/MS等方法对降解机理进行了分析.结果表明,FS对DB19的脱色效果较好,pH<7.7时,5min的脱色率达到94%以上,最佳范围为pH<10.7.FS的最佳投加量为20mg/L,反应60min时,对DB19色度和COD的去除率分别为95%和60%. FS对DB19废水TOC的去除率为5%,表明染料大分子难以被完全矿化.UV-Vis扫描、GC/MS分析和体系pH值的变化结果表明,染料分子的偶氮键能被迅速攻击破坏,使染料消色,染料大分子被氧化为有机小分子中间产物,提高了染料废水的可生化性,同时产生大量的酸性有机中间物质,导致体系的pH值显著降低.     

粉煤灰增强超声/H2O2降解左氧氟沙星的实验研究

研究粉煤灰对超声/H2O2体系降解左氧氟沙星的增强效果,考察了粉煤灰添加量、H2O2浓度、溶液初始pH值、左氧氟沙星初始浓度等对降解效果的影响.结果表明,与单独超声,H2O2氧化,超声/H2O2,超声/粉煤灰,粉煤灰/H2O2氧化相比,粉煤灰有效增强了超声/H2O2体系对左氧氟沙星的降解,降解反应符合一级反应动力学.粉煤灰添加量为1.5g/L,H2O2浓度为15.0mmol/L,pH=7.16,超声功率325W,左氧氟沙星初始浓度20mg/L,反应160min,左氧氟沙星的去除率达到99.12%,TOC去除率为17.37 %.利用荧光探针法对不同体系产生的·OH浓度进行了分析比较,粉煤灰作为非均相催化剂,主要在于发生类Fenton反应.采用HPLC/MS/MS方法对3种反应产物进行了分析,结果表明左氧氟沙星主要是通过喹诺酮环失去-C2,哌嗪环去亚甲基化以及·OH进攻喹诺酮环发生降解.     

Mechanism of enhanced removal of quinonic intermediates during electrochemical oxidation of Orange Ⅱ under ultraviolet irradiation

The effect of ultraviolet irradiation on generation of radicals and formation of intermediates was investigated in electrochemical oxidation of the azo-dye Orange I1 using a TiO2-modified β- PbO2 electrode. It was found that a characteristic absorbance of quinonic compounds at 255 nm, which is responsible for the rate-determining step during aromatics degradation, was formed only in electrocatalytic oxidation. The dye can be oxidized by either HO radicals or direct electron transfer. Quinonic compounds were produced concurrently. The removal of TOC by photo-assisted electrocatalytic oxidation was 1.56 times that of the sum of the other two processes, indicating a significant synergetic effect. In addition, once the ultraviolet irradiation was introduced into the process of electrocatalytic oxidation, the degradation rate of quinonic compounds was enhanced by as much as a factor of two. The more efficient generation of HO radicals resulted from the introduction of ultraviolet irradiation in electrocatalytic oxidation led to the significant synergetic effect as well as the inhibiting effect on the accumulation of quinonic compounds.     

Anoxic degradation of nitrogenous heterocyclic compounds by activated sludge and their active sites

The potential for degradation of five nitrogenous heterocyclic compounds(NHCs), i.e.,imidazole, pyridine, indole, quinoline, and carbazole, was investigated under anoxic conditions with acclimated activated sludge. Results showed that NHCs with initial concentration of 50 mg/L could be completely degraded within 60 hr. The degradation of five NHCs was dependent upon the chemical structures with the following sequence:imidazole pyridine indole quinoline carbazole in terms of their degradation rates.Quantitative structure–biodegradability relationship studies of the five NHCs showed that the anoxic degradation rates were correlated well with highest occupied molecular orbital.Additionally, the active sites of NHCs identified by calculation were confirmed by analysis of intermediates using gas chromatography and mass spectrometry.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.