UV/(亚)硝酸盐体系氯代硝基物降解及机理研究

采用UV/N_O2~-/NO_3~-体系作为目标研究体系,探究体系中4C2NP/4N2CP/2NP/4CP等4种酚类苯系物的降解动力学和取代基转化情况,揭示UV/(亚)硝酸盐体系中氯代硝基物的具体降解机理.在p H=1.50时,UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的4C2NP反应速率常数均达到最大,为10.3×10~(-4)min~(-1).在不同p H值条件下,由于硝基取代基的致钝化作用,使UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的2NP降解速率受抑制程度最显著,即2.5×10~(-4)min~(-1)(p H=1.50)和0(p H=5.50).UV/NO2-/NO3-/4CP体系中,涉及的反应机理主要包括再硝化、再氯化、脱硝基氯化和氧化等过程,揭示了无机(亚)硝酸盐与硝基取代基的释放/积累的转化过程,以及氯取代基与无机氯离子之间的相互转化过程.     

Cl-/PMS体系降解甲氧苄啶的效能与机理

采用氯离子（Cl^－）作为阴离子活化剂,活化单过硫酸氢钾（PMS）氧化降解甲氧苄啶（TMP）.研究了Cl^－/PMS体系降解TMP中起主要作用的活性物种,同时考察了Cl^－浓度、PMS投加量、初始pH值对降解效果的影响,并研根据中间产物推断了TMP降解路径.实验结果表明,Cl^－/PMS体系中的主要活性物种是Cl^－和PMS直接反应生成的活性氯.降解过程符合拟一级反应动力学模型（R²>0.99）;随着Cl^－浓度和PMS投加量增加,反应速率常数k_obs增大;初始pH范围在5.0~9.0范围内,随着pH值的增大,TMP的去除率先减小后增大;TMP主要经历了氯取代和羟基取代过程,其核心结构上没有实质性的分解.     

紫外/过硫酸盐工艺降解水中氯贝酸的研究

采用紫外/过硫酸盐（UV/PS）工艺去除水中典型PPCPs类物质氯贝酸（CA）.考察了氯贝酸初始浓度、PS投加量、溶液初始pH值、碳酸氢根离子浓度、氯离子浓度和腐殖酸（HA）投加量共计6种因素对UV/PS工艺去除氯贝酸的影响.结果表明：UV/PS工艺降解氯贝酸与准一级动力学模型相符（R²>0.95）,准一级反应速率常数随氯贝酸初始浓度增加而减小.在一定的范围内,随着PS投加量的增加,氯贝酸的降解速率快速增加.不同的pH值环境对氯贝酸的降解有一定影响,溶液pH值从酸性到碱性再到强碱性的过程中,UV/PS工艺对氯贝酸的降解速率呈先加快后减慢的趋势.溶液中的碳酸氢根离子和氯离子都会对UV/PS工艺降解氯贝酸产生抑制作用,且两者对该反应的抑制作用大小关系为HCO₃^->Cl^-.HA的存在对UV/PS工艺去除氯贝酸有抑制作用.     

紫外-微臭氧工艺降解饮用水中邻氯对硝基苯胺的研究

以水中持久性有机物邻氯对硝基苯胺为目标物质,用紫外-微臭氧工艺对其进行降解,同时研究了紫外,紫外-臭氧和紫外-空气三种工艺的降解效果。结果表明:紫外-微臭氧工艺对水中持久性有机物的降解过程符合一级动力学反应。对于邻氯对硝基苯胺的3种初始浓度0.625,1.32,3.125 mg/L,紫外-微臭氧去除率分别达71.4%、78.8%、54.5%,降解效果低于紫外-臭氧工艺,但远好于其余三种工艺。紫外-微臭氧工艺的去除效果受到初始浓度,叔丁醇和初始pH值的影响。初始浓度在1.32 mg/L时去除率最高,初始浓度不应过高或者过低。加入叔丁醇使得去除率下降13%³1%。随着pH由4增加到9,去除率逐渐升高,较高的pH值有利于反应的进行。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

均相Co(Ⅱ)/PMS体系对二氯喹啉酸的降解特性研究

采用高级氧化技术,以Co2+为催化剂分解单过氧硫酸氢钾(PMS)所产生的强氧化性硫酸根自由基(SO4·-)降解水中的二氯喹啉酸(QC).考察了PMS用量、Co(Ⅱ)/PMS比值和Cl-浓度以及QC初始浓度对该均相Co(Ⅱ)/PMS体系降解QC的影响.结果表明,QC的降解遵循准一级动力学过程.当QC初始浓度在0.02~0.2mmol/L时,QC的降解速率随着QC/PMS比值的降低而增大,但当QC/PMS比值小于1/100时,则相反.QC的降解速率随着PMS浓度升高而线性增大,当PMS浓度为32mmol/L时,4h内QC的降解率可达94%.增大Co(Ⅱ)/PMS的摩尔比能够促进QC的降解,而Cl-对QC的降解有一定的抑制作用.LC/MS分析结果表明,3,7-二氯-8-羟基喹啉和7-氯-8-喹啉甲醛为QC降解过程中两种主要的中间产物.     

影响电解4-硝基苯酚和苯醌生成转化的因素研究

该研究利用热分解和电镀法制备了Ti/Sb-SnO_2/α-PbO_2/β-PbO_2电极,并采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、线性伏安法和循环伏安法对所制备电极进行形貌与性能表征。以4-硝基苯酚(4NP)为目标污染物,评估所制备电极的电催化氧化活性,同时考察4NP的转化及苯醌(BQ)的生成。通过阐明BQ生成机理及构建动力学模型,揭示4NP降解及BQ生成的动力学规律。在此基础上,探究不同电解质浓度、电流密度、4NP初始浓度和初始p H值对4NP去除率以及苯醌生成的影响。结果表明,4NP的降解与BQ的生成与操作参数密切相关。在较高浓度支持电解质(50 mmol/L)、低电流密度(5 m A/cm~2)、高4NP初始浓度(75μmol/L)和酸性pH(pH=5)条件下,BQ的生成浓度相对较高。总体而言,所制备的阳极材料具有较好的电催化氧化性能,可有效降解4NP及其中间产物BQ。     

UV增强Fe2+活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

文章研究了紫外光(UV)辐射对微量Fe~(2+)活化过硫酸氢钾(PMS)降解罗丹明B(RhB)的增强作用以及其反应机理。考察了初始pH值、Fe~(2+)投加量、PMS初始浓度和RhB初始浓度等参数对UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的影响。对反应体系中的活性自由基、水中常见离子和腐殖酸对反应体系的影响以及RhB的矿化情况进行了探究。结果表明,在溶液体系pH值为3、Fe~(2+)投加量为50μmol/L、PMS浓度为500μmol/L的最佳条件下,10 mg/L RhB在体系反应10 min时降解率达到99%。自由基猝灭实验表明了硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB分子的活性自由基,硫酸根自由基起到主要作用。水体中常见的碳酸氢根离子和腐殖酸在低浓度会促进降解而高浓度则抑制降解,氯离子则抑制降解反应。对TOC进行分析,60 min时RhB的矿化度达到48%。通过评估UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB,验证了UV辐射对降解反应的增强作用,表明了UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的有效性。     

氯离子影响热活化过硫酸盐降解苯酚的机理研究

地下水中广泛存在的氯离子(Cl?)会在自由基作用下生成氯活性物质,进而与污染物反应可能引发新的环境风险. 为研究Cl?影响过硫酸盐(PS)高级氧化技术修复苯酚污染地下水的效果及机理,采用热活化PS氧化体系考察温度、PS浓度、初始pH及Cl?浓度对苯酚降解效果的影响,结合三维荧光平行因子分析(EEM-PARAFAC)查明苯酚降解过程中体系的光谱特征,借助气相色谱-质谱联用仪识别氯代有毒副产物的数量及种类,并揭示其降解机理. 结果表明:①反应温度的升高和PS浓度的增加均可促进苯酚的降解,且降解过程符合伪一级动力学模型. ②Cl?的存在会加速热活化PS对苯酚的降解,其降解效率随Cl?浓度的增加而提高,当Cl?浓度为10、25和50 mmol/L时,反应5 h后苯酚降解率为100%. ③苯酚降解过程中反应体系的荧光特征可分为4种荧光组分(C1、C2、C3和C4),Cl?存在时,C1和C2组分的荧光强度降幅更大,C3和C4组分主要为苯酚降解产物的光谱特征,其中C3组分的荧光强度随反应时间延长呈先增强后降低趋势. ④根据质谱测试结果,推断出Cl?存在时苯酚降解的可能机理,主要包括羟基化/氧化和氯化作用,其中生成的氯代有毒副产物包括2-氯苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、氯氢醌、3,5-二氯儿茶酚、2,3-二氯-2-甲基丁烷和2-氯-4-甲基-2-戊醇. 研究显示,Cl?会提升热活化PS对苯酚污染地下水的修复效率,但也会因氯化作用生成氯代有毒副产物.      

二溴硝基甲烷在紫外光照条件下的光降解

以二溴硝基甲烷为研究,采用单一控制变量法研究了光照强度、初始物浓度、自由氯、溴离子、pH值等影响因子对二溴硝基甲烷光降解的影响,探讨了二溴硝基甲烷的光降解动力学规律.结果表明：二溴硝基甲烷在紫外光条件下的降解遵循一级反应动力学规律,其光降解效率随二溴硝基甲烷初始浓度的增加而减小,随光照强度和pH值增加而增加;溴离子的存在能促进二溴硝基甲烷的光降解;添加自由氯能够显著加快二溴硝基甲烷的光降解效率,并且会使二溴硝基甲烷在光降解的过程中转化为以一溴一氯硝基甲烷为主的其他卤代硝基甲烷.此研究结果可为水处理过程中控制二溴硝基甲烷的形成、降低水质安全风险提供参考.     

紫外强化铜循环催化过硫酸盐降解甲基橙

为增强Cu（Ⅱ）/PMS（PMS为活化过硫酸盐）体系的氧化能力,加速Cu（Ⅰ）和Cu（Ⅱ）之间的循环转化,以MO（甲基橙）为目标污染物,研究了Cu（Ⅱ）/PMS/UV（UV为紫外线）体系氧化降解MO的效果和反应机理,以及UV在Cu（Ⅱ）/PMS体系中的作用.结果表明:反应20 min时,Cu（Ⅱ）/PMS体系中MO的降解率为41.13%,Cu（Ⅱ）/PMS/UV体系中MO的降解率达到100%;通过投加TBA（叔丁醇）和EA（乙醇）发现,在酸性条件下体系的主要氧化物种是SO₄-·（硫酸根自由基）和少量的·OH（羟基自由基）;MO的降解率随pH的增大而减小;提高紫外灯功率和PMS投加量均有利于MO的降解;最佳Cu（Ⅱ）投加量为10.0 μmol/L,超过Cu（Ⅱ）的最佳投量会抑制MO的降解;MO的降解过程符合假一级动力学;紫外可见光谱图分析结果表明,MO最终被降解为共轭二烯类物质.研究显示,在Cu（Ⅱ）/PMS/UV体系中,UV可以有效促进Cu（Ⅱ）向Cu（Ⅰ）的转化,从而显著增强Cu（Ⅱ）/PMS体系的氧化能力,有效降解水中污染物.      

活性炭负载Co3O4活化过一硫酸盐降解金橙G

通过浸渍煅烧法制备活性炭负载Co的活化剂(Co/AC),采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)技术对活化剂进行表征,发现Co主要以Co_3O_4的形式负载于活性炭表面,并利用Co/AC活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料金橙G(OG),研究了活化反应机制及不同因素对OG降解的影响.结果表明,SO_4~-·在OG降解过程中起主要作用,并且随Co/AC用量、PMS浓度、温度的提高,OG降解效率明显增加.反应初始pH对降解OG有较大影响,当p H在4~8范围内,SO_4~-·均能有效降解OG,但在强酸碱条件下,则不利于OG降解.Cl~-对活化降解OG具有双重作用,低浓度时抑制降解,而在高浓度时促进降解.Co/AC在重复使用6次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱及气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程及中间产物进行了分析.     

铁酸铜非均相活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用新型磁性催化材料尖晶石型铁酸铜（CuFe₂O₄）活化过硫酸盐（PMS）降解氧杂蒽类染料罗丹明B（RhB）,考察PMS浓度、CuFe₂O₄投加量、pH值和水中常见离子对RhB降解的影响.结果表明,当RhB、PMS、CuFe₂O₄初始浓度分别为5 μmol/L、0.1mmol/L、0.1g/L时,在中性条件下反应30min后RhB去除率可达88.87%.其中,Cl^-和HCO₃^-对RhB的降解无显著影响,而H₂PO₄^2-、C₂O₄^2-及腐殖酸明显抑制RhB的降解.自由基鉴定实验表明,在中性及弱碱性条件下SO₄^-和·OH是CuFe₂O₄/PMS体系降解RhB的主要自由基.研究发现随着RhB的降解,溶液逐渐褪色并伴随着甲酸根、乙酸根、草酸根和铵根离子的生成,原因在于SO₄^-和·OH可以破坏RhB分子的发色基团,使苯环开环和氮原子脱落,形成相应的降解产物.矿化实验表明0.2mmol/L的RhB在CuFe₂O₄/PMS体系中反应10h后,矿化率可达62%.催化剂的重复利用实验表明制备的CuFe₂O₄具有良好回收再利用能力.     

共价三嗪骨架活化过一硫酸盐降解磺胺甲恶唑

通过微波合成技术制备磁性共价三嗪骨架材料（MCTF）.利用SEM、TEM和FTIR对其形貌特征和表面基团进行表征分析;测定分析其微观介孔结构与饱和磁化强度;并将合成的MCTF用于活化过一硫酸盐（PMS）降解磺胺甲恶唑（SMX）.研究了MCTF/PMS体系降解SMX的主要影响因素,包括MCTF投加量、PMS浓度、pH值、无机离子.研究表明：在MCTF投加量0.3g/L,PMS浓度1.50mmol/L,SMX初始浓度0.05mmol/L的室温条件下,30min内SMX的降解率可达100%.随pH值升高,SMX的降解率随之降低.SO₄^2-与HCO₃^-对SMX的降解具有抑制作用,Cl^-则具有双重作用.循环试验证明MCTF具有良好的重复利用性能.MCTF/PMS体系中降解SMX的活性物质为硫酸根自由基（SO₄^-·）和羟基自由基（·OH）,并主要在催化剂表面生成反应;通过UHPLC-MS/MS对SMX的降解途径与产物进行推测分析.     

丙酮活化过一硫酸盐性能及非自由基机制

利用丙酮活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)氧化降解酸性橙7(AO7),考察了丙酮投加量、PMS浓度、初始pH值及共存阴离子等反应条件对AO7氧化降解的影响,探讨了丙酮/PMS反应体系中的反应机制.结果表明,当初始p H为9.0、n(PMS)/n(AO7)为17.5∶1、丙酮投加量为10 mmol·L-1时,反应30 min可使AO7的降解率达到99.8%.在丙酮/PMS的活化体系中,随着丙酮投加量、PMS浓度和p H的升高,AO7的降解率也逐渐增大,碱性条件下最有利于AO7的降解.自由基淬灭实验分析表明,单线态氧(1O2)是氧化降解AO7的主要活性物种.Cl-、CO2-3对丙酮/PMS体系中AO7的降解有促进作用,离子浓度越高,AO7降解速率越快,腐殖酸(HA)的加入对AO7的降解有轻微的抑制作用.紫外可见光谱分析表明,AO7分子中的偶氮键及萘环结构被破坏,从而得到降解.     

微波辅助光催化降解兽药环丙氨嗪

利用微波光催化实验装置研究了水溶液中兽药环丙氨嗪的光催化降解,探讨了添加微波无电极灯(EDL)对降解反应的促进作用.结果表明,环丙氨嗪在微波辅助1.0g/L TiO2光催化体系中反应20min降解率可达99.6%,检测到的主要降解产物为三聚氰胺.环丙氨嗪在pH3.0~9.0范围内的微波辅助光催化降解率都高于99%;增加TiO2用量和EDL数量均显著提高其降解率.外源添加NO3-离子明显降低了环丙氨嗪的降解率,主要由于NO3-对紫外光的强吸收和在TiO2表面带正电的空穴位的吸附作用.     

Decomposition of perfluorooctanoic acid by microwaveactivated persulfate: Effects of temperature, pH, and chloride ions

Microwave-hydrothermal treatment of persistent and bioaccumulative perfluorooctanoic acid (PFOA) in water with persulfate (S₂O₈²⁻) has been found effective. However, applications of this process to effectively remediate PFOA pollution require a better understanding on free-radical scavenging reactions that also take place. The objectives of this study were to investigate the effects of pH (pH = 2.5, 6.6, 8.8, and 10.5), chloride concentrations (0.01–0.15 mol·L⁻¹), and temperature (60°C, 90°C, and 130°C) on persulfate oxidation of PFOA under microwave irradiation. Maximum PFOA degradation occurred at pH 2.5, while little or no degradation at pH 10.5. Lowering system pH resulted in an increase in PFOA degradation rate. Both high pH and chloride concentrations would result in more scavenging of sulfate free radicals and slow down PFOA degradation. When chloride concentrations were less than 0.04 mol·L⁻¹ at 90°C and 0.06 mol·L⁻¹ at 60°C, presence of chloride ions had insignificant impacts on PFOA degradation. However, beyond these concentration levels, PFOA degradation rates reduced significantly with an increase in chloride concentrations, especially under the higher temperature.     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.     

石墨烯负载铁锰氧化物活化过一硫酸盐降解金橙G

利用水热法制备了rG-MnFe_2O_4活化剂,通过TEM、XRD、FT-IR、Raman等手段对活化剂进行了系统表征,通过其对偶氮染料OG的降解实验评价了rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果,同时考察了PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量、初始pH、Cl~-浓度对OG降解效果的影响.结果表明,当rG-MnFe_2O_4投加量为0.3 g·L-1,n(PMS)∶n(OG)=40∶1时,rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果显著,反应27 min时,OG降解率为100%,并且随PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量的提高,OG降解效率明显增加.初始pH对OG降解有较大影响,pH=5.00时效果最好.Cl~-对活化降解OG具有促进作用,Cl-浓度越高,OG降解得越快.r G-MnFe_2O_4在重复使用5次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱和气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程进行分析,表明OG分子中的萘环结构和偶氮键均被破坏,并检测出主要降解产物有对硝基苯酚和邻苯二甲酸;且rG-MnFe_2O_4/PMS降解体系对染料OG具有一定的矿化率.