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.     

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.     

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.     

水溶液中的甲苯在功率超声场中的降解动力学

研究了水溶液中密闭体系内功率超声场降解甲苯的行为,并探讨了反应动力学方程.试验表明,超声照射时间对甲苯的降解影响较大,40min后可以获得90.8%左右的去除率,而溶液的初始浓度、体系的温度等也有一定的影响;饱和氧的溶液中甲苯的降解过程符合一级反应,动力学方程为-dC=KC0-0.2394@C,在20～50℃时的表观活化能Ea为41.06kJ/mol.     

低NOx环境异戊二烯促进甲苯生成甲基丁烯二醛的模拟实验

在低NO_x浓度条件下开展甲苯和异戊二烯复合体系的烟雾箱模拟实验,使用高时间分辨率的在线质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF-MS)实时监测混合体系中反应物与产物的浓度变化情况,探究人为源与天然源交汇过程中, 自然源挥发性有机物 (BVOCs)对人为挥发性有机物(AVOCs)化学降解的影响.结果表明,异戊二烯与甲苯竞争OH自由基,从而抑制了甲苯的化学降解,该竞争反应开始得越早,抑制效果越显著.研究还发现异戊二烯会增强甲苯RO₂降解途径产物的产量,生成更多1,4不饱和-二羰基化合物(如丁烯二醛和甲基丁烯二醛)与二羰基化合物(如乙二醛和甲基乙二醛),其中甲基丁烯二醛增量最高可达38.6%.此外,异戊二烯快速氧化生成的RO₂自由基碳数更少,可能与甲苯氧化生成的RO₂自由基发生了快速的交叉反应,有利于甲苯RO自由基的生成及裂解,最终导致甲苯RO₂途径裂解产物的增加.     

氮掺杂二氧化钛复合催化膜降解甲苯气体研究

采用溶胶-凝胶法以聚丙烯(PP)中空纤维膜为载体制备了N-Ti O2/PP复合催化膜,并考察了其催化降解甲苯有机废气的性能.结果发现,紫外光催化的甲苯降解率可达84%,去除负荷为89.8 g·m-3·h~(-1),自然光催化的甲苯降解率可达63.9%,去除负荷为69.25 g·m-3·h~(-1).同时,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X-射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了N-Ti O2/PP复合催化膜,并采用GC-MS分析甲苯降解过程的中间产物并推测甲苯反应过程机理.采用GC-MS分析出口气样的研究结果表明,苯(C6H6)、苯甲醛(C7H6O)、苯乙酸(C8H8O2)、丙烯醛(C3H4O)、甲酸甲酯(C2H4O2)为甲苯光催化降解的中间产物.N-Ti O2/PP复合催化膜降解甲苯的机制为甲苯气体通过中空纤维膜传质到N-Ti O2/PP复合催化膜,光催化产生羟基自由基,甲苯气体被羟基自由基氧化成中间产物,并继续降解为最终产物二氧化碳和水.     

电晕-吸收法治理甲苯废气实验研究

采用脉冲电晕法结合吸收装置处理模拟甲苯废气.电晕反应器为线-筒式,吸收装置接在电晕反应器后.研究结果表明,提高载气中氧气体积分数有利于甲苯的降解,反应后的废气经吸收处理后,甲苯的去除率提高了约15%,对浓度为1334 mg·m-3的甲苯去除率达到了75%以上.通过对吸收后产物分析,发现甲苯降解的主要有机产物为苯甲酸.     

苯系物光催化开环降解产物低级醛类的健康效应

采用连续流配气系统,利用氮掺杂TiO2,在UV(4 W,254 nm)光照下光催化降解(PCO)室内甲苯和苯甲醛污染物,运用质子转移反应质谱仪实时检测气相中间产物,应用健康风险评估模型分析甲苯、苯甲醛光催化降解过程的健康效应.结果表明,甲苯和苯甲醛转化率和矿化率较高,但如乙醛和甲醛等低级醛类(VAs)中间产物形成潜在的健康风险,常规的转化率和矿化率指标不能全面表征苯系物的光催化过程的健康风险.乙醛极易在气相积累,是影响健康风险变化的关键;甲醛的摩尔分数稳定在较低水平,但其影响不可忽视.甲苯和苯甲醛降解过程的健康风险指数增大因子(η)随VAs积累而增大,最大值分别为8 499.68和21.43,VAs的贡献率为99.3%和98.3%;光催化降解稳定后η分别为236.09和2.30,VAs的贡献率为97.9%和97.8%;η平均值(30 min)分别为932.86和8.52,VAs的贡献率为98.5%和98.0%.由此提出了以低级醛类健康风险指数增大因子贡献值(ηVAs)表征苯系物光催化安全降解过程的特征评价指标.     

VUV/US耦合深度处理印染废水尾水的研究

采用真空紫外(VUV)/高频超声(US)耦合深度处理印染废水尾水,以TOC和UV254为污染物指标,比较了不同功率下VUV、US和VUV/US降解印染废水尾水的效果,以确定VUV/US的最佳功率组合;通过批式实验,探讨了反应时间、反应温度、初始pH值对VUV/US降解印染废水尾水效能的影响规律,解释了VUV/US对TOC和UV254的降解动力学.通过分析降解产物,揭示了VUV/US对印染废水尾水中残余难降解有机物的去除机理.结果表明,VUV/US的最佳功率组合为VUV16W、US100W,VUV/US处理印染废水尾水的效果明显优于单独UV和US的情况,存在着协同增效作用,反应120 min后VUV/US对TOC及UV254的去除率分别达到27.68%和93.03%.反应温度、初值pH值对VUV/US处理效果的影响较小.VUV/US降解TOC和UV254的反应动力学分别符合表观二级动力学模型和表观一级动力学模型.VUV/US过程是VUV直接光解、超声空化气泡内的热裂解和羟基自由基的氧化等协同作用,印染废水尾水中以苯系物为代表的难降解物主要通过羟基自由基的氧化作用去除.     

电子束辐照降解水体中磺胺间甲氧嘧啶

应用电子束辐照初步探索了去除水体中磺胺间甲氧嘧啶（SMM）10mg/L的过程.研究了吸收剂量、自由基清除剂、无机盐等对辐照降解的影响.通过实验数据和模拟计算,推测了降解机理和降解路径,并对降解产物进行了毒性评估.结果表明,当吸收剂量为3.0kGy时,去除率高于99%,辐照降解效率高.在辐照降解过程中,还原消除占主导作用.降解反应遵循一级动力学方程.碳酸根、硫酸根和硝酸根等无机阴离子在一定的程度上会抑制SMM的降解.根据超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）对降解产物的分析,结合高斯理论模拟,推断出9种可能的降解产物和相应的降解途径.费氏弧菌的毒性测试显示,辐照降解中间体毒性先升高后降低,在吸收剂量为2.0kGy达到最高值.     

废水中甲苯的臭氧氧化动力学的研究

采用臭氧氧化降解含甲苯的废水,实验研究了在温度为298K时,不同pH值、反应物的初始浓度对甲苯降解反应过程及其动力学的影响,初步探讨了甲苯液相臭氧氧化降解过程机理。      

Co3O4纳米棒的制备及其对气相甲苯的催化氧化

采用低温水热法制备棒状纳米结构的Co3O4,通过加入少量的表面活性剂（聚乙烯吡咯烷酮简称PVP）,在95℃下低温反应,并调控制备过程的老化时间、溶液的pH这2个因素合成了棒状Co3O4纳米结构.X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）表明制得的是呈立方晶体的Co3O4纳米棒,氢气程序升温还原（H2-TPR）、N2吸附脱附等表征手段表明老化时间和pH会影响Co3 O4纳米棒的尺寸、孔隙结构,进而影响其比表面积大小.采用气相甲苯作为目标物,运用气相色谱（GC）对Co3 O4的催化性能进行研究.结果表明在该实验中,调控老化时间和pH制得的Co3O4纳米棒只影响其低温降解效果,在温度低于260℃,活性最好的是pH=9,老化时间为12 h的催化剂;当温度高于260℃后,其降解曲线基本一致.     

四溴双酚A的辐照降解研究

研究了甲醇-水溶液中四溴双酚A(TBBPA)的电子束辐照降解.通过测定辐照前后TBBPA的浓度变化来研究吸收剂量、初始浓度、pH、自由基清除剂对辐照降解效果的影响.结果表明,TBBPA在甲醇-水溶液的辐照降解是还原性逐步脱溴降解过程,自由电子在降解过程中起主导作用,降解反应遵循一级动力学方程.在辐照剂量为10 kGy时,20 mg.L-1的TBBPA有91.6%发生脱溴降解,当向辐照体系充入氮气并且加入叔丁醇,可将TBBPA的降解效率提高到100%,或者调节辐照体系溶液的pH值至12,TBBPA的降解效率也可以达到100%.辐照降解是处理TBBPA的一种有效手段.     

双氯酚在蒙脱石悬浮水溶液中的光降解

利用金属卤化物灯(钠铊铟灯系列,250W,λ≥365nm)为光源,研究了蒙脱石KSF对悬浮水溶液中双氯酚的光降解及其影响因素。结果表明双氯酚能够在KSF存在下被有效的光降解。在pH3.2,KSF4g/L条件下,5mg/L双氯酚经过100min光照降解去除率达到82.7%;在pH3.0~9.0范围内,双氯酚的去除率在pH值为3时达到最高;在改姓蒙脱石KSF投放量在0~4g/L时,双氯酚的去除率随着投放量的增大而增大;同时,在反应体系中加入羧酸盐可使双氯酚的去除率有一定程度的提高。     

苯胺水溶液的电子束辐照降解

以苯胺类化合物中的苯胺为具体对象,进行了苯胺水溶液受到电子束辐照后的降解过程和特性研究,分别考察了吸收剂量、溶液初始浓度、溶液初始pH和过氧化氢加入量等因素对苯胺辐照降解效果的影响.实验结果表明,电子束辐照可以有效降解水溶液中的苯胺,当苯胺初始浓度为70 mg·L-1,吸收剂量为23.7 kGy时,苯胺降解率可达91%,COD去除率可达27%.过氧化氢的加入能够明显地提高苯胺的降解效果,COD去除率最高可达98%.溶液初始pH在2.0～11.0范围内,pH对苯胺的辐射降解影响较小.     

Experimental study on oxidative decomposition of nitrobenzene in aqueous solution by honeycomb ceramic-catalyzed ozonation

The ozonation of nitrobenzene in aqueous solution was carried out in a semi-batch reactor to investigate the degradation efficiency, the effect factors, and the reaction mechanism, where honeycomb ceramic was used as a catalyst. The presence of honeycomb ceramic could improve the degradation rate of nitrobenzene by 15.46% compared to the results of ozonation alone. Under the conditions of this experiment, the degradation rate of honeycomb ceramic-catalyzed ozonation increased by 12.94% with the increase of the amount of catalyst from 1 to 5 blocks. The degradation rates all increased greatly with the increase of temperature and pH of the solution in the processes of honeycomb ceramiccatalyzed ozonation and ozonation alone. But, when the pH of the solution increased to 9.50, the advantage of the honeycomb ceramic-catalyzed ozonation process would be lost. The experimental findings indicated that in the processes of ozonation alone and honeycomb ceramic-catalyzed ozonation, nitrobenzene was primarily oxidized by ·OH free radical in aqueous solution. The adsorption of nitrobenzene was too limited to have an important influence on the degradation rate of nitrobenzene. With the same total dosage of applied ozone, the multiple step addition of ozone showed much higher removal efficiency than that obtained by one step in the two processes.     

克百威光催化降解动力学的研究

采用TiO2光催化技术对克百威的降解进行了研究,并系统地考察了催化剂用量,溶液初始pH值,底物浓度,活性氧物种和各种阴阳离子对其降解动力学的影响.用Langmuir-Hinshelwood动力学模型对克百威的光催化降解进行了研究,结果表明,克百威在弱碱性条件下降解速率最快,×OH对克百威降解贡献比约为93.4%,h+和其他ROSs的贡献则相对较小.而水溶液中的阴离子BrO3-和S2O82-对克百威的光催化降解有促进作用,I-则有明显的抑制作用,并且水溶液中的K+,Ca2+,Na+,Mg2+和Cu2+等金属阳离子对克百威的降解也均体现了一定程度的抑制作用.     

Degradation kinetics and mechanism of aniline by heat-assisted persulfate oxidation

Oxidation of aniline by persulfate in aqueous solutions was investigated and the reaction kinetic rates under different temperature, persulfate concentration and pH conditions were examined in batch experiments. The results showed that, the aniline degradation followed pseudo first-order reaction model. Aniline degradation rate increased with increasing temperature or persulfate concentration. In the pH range of 3 to 11, a low aniline degradation rate was obtained at strong acid system (pH 3), while a high degradation rate was achieved at strong alkalinity (pH 11). Maximum aniline degradation occurred at pH 7 when the solution was in a weak level of acid and alkalinity (pH 5, 7 and 9). Produced intermediates during the oxidation process were identified using liquid chromatography-mass spectrometry technology. And nitrobenzene, 4-4’-diaminodiphenyl and 1-hydroxy-1,2-diphenylhydrazine have been identified as the major intermediates of aniline oxidation by persulfate and the degradation mechanism of aniline was also tentatively proposed.     

高压电晕放电对五氯酚的降解研究

研究了放电电压、溶液pH等因素对高压电晕放电降解PCP效果的影响,并对高压电晕放电处理PCP的动力学进行了初步探讨,同时对高压电晕放电降解PCP的COD和TOC的变化进行了分析。结果表明:放电电压和溶液pH值对PCP降解性能影响很大,放电电压和溶液pH值越高,PCP的降解速度越快。当溶液pH值为11.2、PCP初始质量浓度40 mg/L、电晕放电电压为25 kV时,经30 min电晕放电,PCP的降解率达90%以上,电晕放电降解PCP的反应符合一级反应动力学。在氧化过程中PCP可能转化为苯醌等中间产物,TOC几乎无变化,PCP分解成的小分子有机物使COD升高,可生化性提高。     

复配表面活性剂水溶液处理甲苯气体的研究

以非离子表面活性剂吐温-20(Tween-20)为主表面活性剂,添加助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及助剂氯化钠,形成复配水溶液吸收剂处理VOCs废气.以甲苯为VOCs的典型代表,研究了Tween-20,Tween-20/SDBS和Tween-20/SDBS/氯化钠3种水溶液吸收剂的临界胶束浓度(CMC)及其对甲苯去除率的影响.结果表明,当表面活性剂浓度达到CMC时,水溶液对甲苯的吸收效果开始明显增强,加入助表面活性剂SDBS和助剂氯化钠有利于甲苯的去除,同时可降低溶液的CMC,减少表面活性剂的用量,降低水溶液吸收法处理VOCs成本.当空气流量G为300mL/min、液体喷淋量L为75mL/min、进口甲苯浓度800mg/m3、温度T为30℃时,分别以Tween-20、Tween-20/SDBS(摩尔比1/4)和Tween-20/SDBS/氯化钠(摩尔比1/4/0.1)的水溶液为吸收剂,且浓度均为1CMC时,甲苯去除率分别为56%、70%和77%,三元复配表面活性剂水溶液的吸收效果最佳.