紫外光降解高浓度氯苯气体的研究

为评价紫外光降解作为高浓度挥发性有机物生物预处理的可行性,系统考察了其对高浓度氯苯气体的去除性能及其影响因素.所考察的影响因素包括紫外光波长、进口ρ(氯苯)、空塔停留时间和气体相对湿度等.结果表明:复合254和185 nm波长紫外光照射对氯苯的去除效果优于单一254 nm波长;紫外光降解反应器的进口ρ(氯苯)在2 300～2600 mg/m3,空塔停留时间为27 s时,对氯苯气体的去除率可达40%,继续延长空塔停留时间对氯苯去除率的提高作用有限;进口ρ(氯苯)在150～3 000 mg/m3时,氯苯去除速率随进口浓度单调增加,当高于3 000 mg/m3时,氯苯去除速率基本保持不变;增加气体相对湿度可以提高紫外光降解反应器对氯苯的去除效果.      

甲苯的光氧化降解试验研究

以气相甲苯为对象,研究其在波长为254 nm紫外光下的光氧化降解反应.同时,考察了甲苯初始浓度、光强和相对湿度对甲苯转化率的影响,分析了甲苯降解中间产物的生成机理.结果表明,随着甲苯初始浓度的增加,甲苯转化率缓慢下降;随着光照强度的增强,甲苯转化率逐渐增加;而提高相对湿度,甲苯转化率则为先升高后降低.在甲苯降解动力学分析中发现其光氧化降解过程符合伪一级反应动力学,且表观速率常数与光照强度成正比.通过对甲苯降解中间产物的分析,发现随着光照强度的增加,含苯环物质的降解更为充分,乙醇、乙酸等的相对含量逐渐增加,苯甲醇、苯甲醛缩二甲醇等的含量逐渐降低,在此基础上提出了甲苯生成含苯环产物及开环生成2-戊酮等的降解机理.     

含碳纳米C-TiO_2薄膜光催化降解气相甲苯研究

对以工业丙烷为燃料、空气为氧化剂、TiCl4为先驱物的火焰CVD法制备的含碳纳米C-TiO2光催化剂,用沉降法在石英玻璃管内壁制备C-TiO2纳米薄膜,以管式反应器为光催化氧化装置,实验研究了含碳纳米C-TiO2的纳米薄膜对甲苯气体的光催化降解规律。探讨了甲苯初始浓度和相对湿度等因素对降解率的影响。实验结果表明,相对湿度约为60%时,对甲苯有最佳的光催化降解效果。在催化剂负载量约为4.9mg、主波长为254nm和365nm的8W紫外灯各一盏、甲苯初始浓度约为60mg/m3、气体流量为400mL/min(甲苯在光催化器中停留时间约为3.45s)的条件下,甲苯的降解率可达45%。     

用185nm UV降解水中二苯甲酮和孔雀石绿

研究了185nm紫外光降解水中二苯甲酮和孔雀石绿和总有机碳(TOC)的规律.研究了浓度、体积、流速、pH等因素对二苯甲酮的降解效果的影响.通过改变污染物初始浓度、体积、流量、pH值以及添加无机离子来讨论185nm紫外光对孔雀石绿的降解效果,探讨了降解的最佳条件.降解达到了治理水中二苯甲酮和孔雀石绿污染的目的.用这种方法降解水中二苯甲酮和孔雀石绿,去除率能够达到99.9%以上,是一种非常有效的治理污染方法.实验同时验证了185nm UV降解水中的二苯甲酮和孔雀石绿符合准一级动力学规律.     

真空紫外光解-活性炭吸附去除甲苯及副产物臭氧

研究了不同条件下产O3低压汞灯对气相中低浓度甲苯的光化学降解,以及活性炭纤维(ACF)对甲苯光解尾气中残余甲苯及光解副产物O3的脱除.结果表明,气流相对湿度(RH)越高、气体流量越大、甲苯的初始浓度越高,甲苯的真空紫外光解速率越高,最高达0.070mg/m3,所产生的O3浓度也越低.气流RH越低,ACF对甲苯和O3的吸附脱除性能越好.负载Mn、Cu氧化物的ACF对O3有更好的分解性能,同时能催化氧化甲苯.在400℃下焙烧的催化剂性能最好,RH8%时对O3的去除率稳定在35%,但当RH增至40%时,对O3的去除率下降为16.9%.     

磷钨酸光催化降解甲基橙溶液的研究

以磷钨酸为光催化剂,在紫外灯照射下,对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解反应;研究了催化剂加入量、甲基橙初始质量浓度、外加TiO2和氧化剂H2O2、KIO4对甲基橙溶液光催化脱色效果的影响。结果表明:100mL20mg/L甲基橙溶液光催化剂最佳用量80m g;在较低浓度下,甲基橙溶液的光催化降解反应符合一级动力学方程;在特定条件下,(TiO2+H3PW12O40)/UV、(H2O2+H3PW12O40)/UV和(KIO4+H3PW12O40)/UV光催化体系对甲基橙溶液光催化脱色效果优于H3PW12O40/UV光催化体系。     

光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

UV/O_3/Fe~(2+)处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液实验研究

采用UV/O3/Fe2+工艺去除垃圾渗滤液膜滤浓缩液混凝出水中的COD,考察O3加入量、初始溶液p H、催化剂投加量、紫外光强度、反应时间等因素对废水处理效果的影响,确定适宜的工艺条件。实验结果表明,在O3氧化体系中UV和催化剂Fe2+的引入有利于浓缩液中有机物的降解。在臭氧加入量为1.3 g/h·L,Fe2+的投加量为80 mg/L,p H为3.0,紫外光强度为36W,反应时间为60 min的条件下,UV/O3/Fe2+体系对废水中COD的去除率可达79.96%,比单独的O3体系、UV/O3体系、O3/Fe2+体系分别提高44.43%、35.9%、18.75%。     

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/O_3工艺降解水杨酸试验

采用O3、UV和UV/O3三种工艺,降解常见PPCPs物质——水杨酸(Salicylic Acid,SA)的合成废水,比较了不同工艺降解水杨酸的处理效果,并考察了O3浓度、溶液初始pH值等因素对UV/O3工艺降解水杨酸降解效果的影响。试验结果表明:在O3、UV和UV/O3工艺中,水杨酸降解效率由高到低排列依次为:UV/O3>O3>UV,其中UV/O3工艺的降解效率最高;当O3投加量为7 mg/L,水杨酸初始浓度为40 mg/L,溶液初始pH值为4.0,反应15 min时效果最佳,水杨酸可降解97%。此外,在工艺研究的基础上,对于UV/O3工艺降解水杨酸的机理进行初步探索,验证了水杨酸主要羟基化产物为2,5-DHBA和2,3-DHBA,且其浓度呈现先升高后降低的趋势,同时UV/O3体系中捕捉到的·OH的浓度也呈先升高后降低的趋势。     

UV185+254nm辐照下MnOx-TiO2分解甲醛与臭氧的机理

为提高185nm真空紫外光下甲醛与副产物臭氧的分解效率,以MnOx-TiO2复合催化剂取代TiO2光催化剂,发现甲醛与臭氧的转化率分别从44.7%和38.7%提高到77.5%和96.8%.研究比较了真空紫外光下和暗态下(加臭氧)甲醛与臭氧在MnOx-TiO2催化剂上的分解性能,及UV254nm下光催化分解甲醛的效率.结果表明,真空紫外光下气相活性氧物种的氧化与MnOx表面的臭氧催化氧化过程是甲醛分解的主要途径,而MnOx-TiO2上光催化氧化甲醛效率很低;副产物臭氧主要于MnOx表面活性位上由热催化分解.用真空紫外光辐照MnOx-TiO2催化剂,可提高MnOx催化分解臭氧的稳定性.     

Photodegradation of perfluorooctanoic acid by 185 nm vacuum ultraviolet light

The photodegradation of persistent and bioaccumulative perftuorooctanoic acid （PFOA） in water by 185 nm vacuum ultraviolet （VUV） light was examined to develop an effective technology to deal with PFOA pollution. PFOA degraded very slowly under irradiation of 254 nm UV light. However, 61.7% of initial PFOA was degraded by 185 nm VUV light within 2 h, and defluorination ratio reached 17.1%. Pseudo first-order-kinetics well simulated its degradation and defluorination. Besides, fluoride ion formed in water, 4 shorter-chain perfluorinated carboxylic acids （PFCAs）, that is, perfluoroheptanoic acid, perfluorohexanoic acid, perfluoropentanoic acid, and perfluorobutanoic acid. These were identified as intermediates by LC-MS measurement. These PFCAs consecutively formed and further degraded with irradiation time. According to the mass balance calculation, no other byproducts were formed. It was proposed that PFCAs initially are decarboxylated by 185 nm light, and the radical thus formed reacts with water to form shorter-chain PFCA with one less CF2 unit.     

Toluene removal characteristics by a superimposed wire-plate dielectric barrier discharge plasma reactor

A superimposed wire-plate dielectric barrier discharge reactor was used to remove toluene in this study. The effects of oxygen content, gas flow rate, gas initial concentration and with/without catalyst on toluene decomposition were investigated. It was found that an optimal toluene removal was achieved when the oxygen content was about 5%. Under this condition, the highest toluene removal efficiency of 80.8% was achieved when the gas concentration was 80 mg/m^3. The toluene removal efficiency decreased with the increase of the gas flow rate and the initial concentration of toluene. In addition, the ozone concentration decreased with the increase of the initial concentration of toluene. It suggested that combining DBD （dielectric barrier discharge） with Co3O4/Al2O3/foam nickel catalyst in-situ could improve the toluene removal efficiency and suppress ozone formation. Products analysis showed that the main products were CO and CO2 when oxygen was more than 5%.     

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.     

环境因素对气相甲苯光氧化反应机制的影响

以低压汞灯为光源,采用石英管连续流动态反应系统和特氟龙气袋静态反应系统,研究了环境因素〔RH(相对湿度)、温度、光照强度、有氧(空气)/无氧(氮气)气氛条件〕对低浓度(10~20 mg/L)气相甲苯光氧化过程的影响. 结果表明:①RH对甲苯光氧化反应影响显著. 干燥条件(RH为0%~5%)下甲苯光氧化去除率在8.3%~8.7%之间;当环境中有水蒸气存在(RH为20%)时,甲苯光氧化去除率降至6.5%~7.2%,其后光氧化去除率随着RH的进一步增加而逐渐增大,在RH为60%时达到最大值(9.4%~11.5%);但当RH继续增至80%时,去除率迅速降至4.4%~5.6%. ②甲苯光氧化去除率随着温度、光照强度的增加而提高. ③无论是干燥(RH为0%~5%)还是湿润(RH为60%)环境下,甲苯在有氧气氛下的去除率均高于无氧气氛;甲苯在有氧气氛下光氧化产物主要是苯和苯甲醛,在无氧气氛中的产物主要是苯. ④在干燥、有氧条件下,O(1D)应是甲苯光氧化的活性物种;在湿润、有氧条件下,甲苯的光氧化主要是通过·OH氧化降解;在无氧条件下,甲苯的光氧化主要是通过甲苯的直接光解完成.      

饮用水中内分泌干扰物双酚A的臭氧氧化降解研究

采用臭氧氧化工艺对饮用水中内分泌干扰物双酚A特性进行了研究.研究表明:在原水浓度为1.0mg/L左右,臭氧总投加量为1.0、1.5和2.0mg/L条件下,30min BPA去除率可达70%、82%和90%.通过考察不同臭氧投加量、不同本底条件、不同BPA初始浓度和不同臭氧投加时间对BPA臭氧氧化的影响,分析得出臭氧投加量对BPA的降解占主导地位,而臭氧接触时间对去除效果的影响很小;采用紫外波长扫描确定在臭氧降解BPA的同时生成了在UV₂₅₄上有吸收的产物.通过考察臭氧氧化双酚A过程中UV₂₅₄的变化,提出低臭氧投加量下BPA不能完全被氧化,而采用缩短臭氧投加时间、加大臭氧投加量以及提高水中余臭氧浓度等方法,有利于水中BPA的完全降解.     

全氟羧酸在185 nm真空紫外光下的降解研究

以全氟辛酸为代表的全氟羧酸是一类新的持久性有机污染物,广泛地存在于各种环境介质.研究了全氟辛酸、全氟庚酸、全氟己酸、全氟戊酸和全氟丁酸等5种全氟羧酸在185 nm真空紫外光下的光降解行为,以发展1种有效降解全氟羧酸的方法.结果表明,全氟羧酸在185 nm紫外光照下发生显著地降解并生成氟离子,而在254 nm紫外光照下降解不明显. 反应6h后, 全氟丁酸降解率达到60%以上;而其它4种全氟羧酸的降解率达到90%以上,脱氟率在21%～71%之间,表现出随碳链增长而降低的趋势. 氮气、空气、氧气等3种反应气氛对全氟羧酸在185 nm紫外光下的降解与脱氟没有显著影响. LC/MS分析表明,全氟辛酸光降解时逐级生成短链的全氟庚酸、全氟己酸、全氟戊酸和全氟丁酸. 全氟羧酸在185 nm光照下首先发生脱羧反应,脱羧后的自由基与水反应生成少1个碳原子的全氟羧酸和氟离子.